前瞻濾波技術於行動裝置發展扮演角色

LTE的增長推動BAW性能的需求。

隨著從2G純語音手機發展到以數據為中心的3G/4G智慧型手機，每個單一可攜式裝置的射頻頻段數量顯著增加。以目前全球已布建LTE網路的國家無線頻段使用狀況來看，合計超過14個頻段。如何以更精準的濾波技術來區隔特定頻率訊號、避免不同頻段的雜訊干擾？已成為高階智慧型手機未來發展的挑戰。

MEMS元件之一的體聲波濾波器(Bulk Acoustic Wave Filter；BAW Filter)因可在2.5GHz以上頻率的智慧型手機做更優質的頻率過濾及區隔效果，近年在營收上取得極為亮眼的成績。率先發展BAW濾波技術的少數廠商，因可支援LTE及WCDMA特定頻段，因此順利打入一線品牌手機供應商的行列，市場一致看好其未來發展前景。

DIGITIMES特別專訪射頻解決方案以及代工服務領先供應商美商TriQuint Semiconductor台灣分公司黃正昇總經理，探討前瞻濾波技術在下一世代行動裝置發展所扮演的角色。以下為專訪記錄：

問：為什麼BAW技術在現今智慧型手機市場中扮演如此重要的角色？

答：以往表面聲波(Surface Acoustic Wave；SAW)技術被廣泛應用在手機中的射頻濾波器(RF filter)和雙工器(duplexer)，基於價格較具競爭力的緣故，近期內仍將是濾波市場的主流。隨著3G市場的增長和4G LTE網絡的部署，對濾波性能的要求愈來愈高，因此市場對於先進技術——如體聲波(BAW)和溫度補償表面聲波(Temperature-compensated SAW；TC-SAW)——的需求也不斷升高。對於多頻段的智慧型手機，SAW濾波器可適用於一些頻段，而另一些則需要高性能的BAW雙工器或混合SAW、BAW和TC-SAW的器件，來滿足特定波段的濾波需求。

BAW技術是滿足一些LTE頻段更嚴格過濾要求的唯一方法。隨著Wi-Fi普遍存在於智慧型手機，BAW的需求正在不斷增加，以支持LTE/無線網絡共存。BCC Research的研究顯示，亞洲市場的BAW設備在2010年達到2.268億，在2011年達到3.024億，並預計將在2016年以複合年增長率39.1%達到17億。在大陸市場，BAW設備在2010年達到了6,580萬，在2011年達到9,310萬，並預計將在2016年以複合年增長率47.5%達到6.49億。

問：SAW、TC-SAW和BAW分別適合哪些特定的射頻應用呢？

答：每個濾波器技術都有性能和成本的取捨。SAW非常適合1.9 GHz的2G手機，如所有4個GSM頻段和所有的CDMA頻段(US-PCS頻段的雙工器除外)。這是一個非常成熟的技術，每一製造環節都進行了優化以降低成本。

而升級後的TC-SAW可為最近新增的3G WCDMA頻段提供最好的服務。該技術可降低溫度裕度(Temperature margins)，以滿足更具挑戰性的規範。TC-SAW雙工器則能滿足使用頻段20、頻段13、頻段26的LTE嚴格要求。TC-SAW濾波器的成本製造高於傳統的SAW器件，但略低於BAW濾波器。

BAW因擁有優異的性能與陡峭的抑制曲線(steeper rejection curves)，非常適用於超過1.5 GHz的4G LTE頻段。另外像是PCS及UMTS雙工器，在其發送(Tx)和接收(Rx)頻段之間，有一個20 MHz的狹窄過渡範圍，也非常適合使用BAW。BAW技術特別適於解決複雜的濾波問題，如在相同時間啟用相鄰頻帶中的射頻頻譜，卻不會受到干擾。對於LTE來說特別重要，因為許多的4G信號是位於Wi-Fi和藍牙鄰近頻率的頻道。BAW濾波器的插入損耗(insertion loss)較少，提供更長的電池壽命和通話時間。

BAW器件的製造成本已經降低，使它們與現有的濾波器和雙工器技術相比，變得更具有競爭力。實現經濟生產的高產量，需要特殊的專業知識。BAW可以出色地用於那些需要非常陡峭的外圍(steep skirts)和最低溫度漂移，以解決相鄰頻段之間的互操作性問題的窄帶濾波器。在擁擠的射頻頻譜，這類問題急劇增加，並可預期在頻譜重整時會更為顯著。此一趨勢將推動高價值、專業濾波器的需求擴大。

問：TriQuint公司在射頻濾波器市場發揮什麼樣的作用？

答：TriQuint的濾波專門知識在射頻行業中處於技術領導地位。先進的聲學技術，如TC-SAW和BAW是非常複雜的，在設計、製造和包裝團隊中，需要非常密切的合作來達成高收益。TriQuint在過去的幾年中BAW產量增加，取得了令人矚目的進展。隨著持續的技術改進，實現最佳性能和尺寸。

我們的新的晶圓級封裝技術(Wafer-Level Packaging；WLP)是一項革命性的突破，使射頻解決方案更小，同時降低了高度。相對於陶瓷為基礎的產品，我們能夠提供市場上最小的濾波器，提高濾波器的性能，縮小晶片尺寸，同時降低生產成本。

TriQuint利用世界上最廣泛的射頻技術組合，把主動和被動元件集成到超小型、高性能的射頻模組。這為OEM廠商提供了更多的PCB空間以設計更豐富的功能組，同時最大限度地降低射頻設計所需的工程時間和資源。我們使用集成實現技術，如CuFlip銅凸覆晶封裝來縮小尺寸、提高性能和降低成本。

問：您對於BAW供應商之間日益激烈的競爭導致BAW價格下跌有何看法？

答：隨著新技術的發展，價格競爭是不可避免的。客戶最終會被能在性能、成本和尺寸方面提供最佳整體價值的產品所吸引。憑藉業界最廣泛的技術組合，TriQuint已經以BAW技術實現了卓越的產量，該技術使我們能夠提供具有價格競爭力的高性能濾波器。

問：可否概略分析目前市場競爭態勢？

答：TriQuint自2010年以來BAW的產量已經倍增。光是在2011年的產量就擴大了40%，在2012年年底將完成另外40%的增長。我們的競爭對手的加工在很大程度上依賴於專用設備(Special equipment)，TriQuint約90%的BAW加工是基於現成的設備(off-the-shelf equipment)。這使我們能夠迅速提高產量和更合理的投資成本。我們能大幅減少濾波器的晶片尺寸，使晶圓能增加30%以上的器件。我們現在每年約出貨5億的BAW濾波器，並可視需要提升生產水平。

問：為響應 LTE的802.11ac為亞太市場帶來新的商業機會，TriQuint公司的策略為何？

答：無線射頻發展重心已轉移到成長卓著的可攜式裝置(如智慧型手機和平板電腦)，這代表了12億美元的設備市場。LTE、LTE-Advanced和802.11ac的推出，將拉動對TriQuint集成、高性能射頻解決方案的需求，所以我們投資產能以跟上步伐。研發仍是TriQuint的首要重點，我們開發獨特的技術和封裝技術，提供完整的射頻解決方案，以提高性能和降低客戶的應用成本。我們是技術中立的，這意味著我們持續開發最先進的技術，以滿足客戶日益嚴格且不斷發展的規格要求。

我們將繼續帶動縮小尺寸，發展可提供更多功能的射頻整合，協助OEM廠商去支援多模、多頻段應用的高度複雜新世代行動裝置。我們在此產業生態系統，與客戶和其他夥伴合作，運用 LTE和802.11ac的技術開創先進的服務以及令人振奮的新應用。例如802.11ac的新應用，可讓整個家中的多台裝置透過802.11ac的無線傳輸技術來傳遞高解晰度的內容。

由於第四代和第五代無線通信變得更普及，須有高性能的功率放大器和濾波器來支援這些新的服務。因為業界採用更複雜的方法充分利用擁擠的頻譜——通過頻譜重整或通過提高頻譜效率，高性能的功率放大器和濾波器將變得更加重要。隨著產業的發展及演變，TriQuint將繼續為我們的客戶解決最困難的射頻問題。