LTE-A/5G射频LNA/PA需求爆发

LTE-A（LTE-Advanced）启动商用，下一代5G标准亦蓄势待发，驱动移动设备射频系统规格升级。系统厂商为支持100MHz超大频宽、四十个以上频段并降低噪声干扰，除计划增加低噪声放大器(LNA)和功率放大器(PA)等射频组件用量外，也将要求射频前端模块(FAM)提高功能整合度，吸引芯片厂商加紧展开卡位。

英飞凌(Infineon)电源管理及多元电子事业处射频兼保护组件协理麦正奇表示，随着多频多模LTE及LTE-A设计加温，手机厂对FAM各类组件如PA、LNA、开关(Switch)和滤波器(Filter)等需求皆显著攀升，进而激励硅锗碳(SiGe：C)、砷化镓(GaAs)和互补金属氧化物半导体(CMOS)射频组件供应商士气大振，正相继投入开发新产品。

据悉，除美、日和韩全面启动LTE商用外，中国内地也可望于今年下半年发出4G牌照，加速TD-LTE营运，而台湾也可望于年底顺利发照，让LTE进入高速成长期，并朝国际漫游与可向下兼容2G/3G的多频多模规格发展。不仅如此，南韩、美国电信商近期更进一步点燃LTE-A商用战火。

随着移动通信技术不断"加料"，移动设备射频FAM也须在有限空间内导入高整合设计。目前多频多模LTE手机须支持十几个频段，搭载PA、LNA和射频开关数量皆较3G手机倍增，其中PA需七至八颗、LNA和开关则需二十到三十颗；未来手机迈向更高速、频宽更大且使用频段更多元的LTE-A和5G，射频组件用量更将三级跳，驱动芯片商提高产品整合度，以缩减占位空间及功耗。

麦正奇分析，传统砷化镓射频方案受限于制程特殊性，难与其他系统零组件整合，因此芯片商正猛踩油门推进新一代制程与封装技术。如英飞凌主攻硅锗碳材料制程，并搭配小型晶圆级封装(WLP)方案，打造高性能、高整合度且支持高频切换的单片微波集成电路(MMIC)LNA；而高通(Qualcomm)也推出CMOS PA，通过CMOS制程整合更多周边组件。

麦正奇透露，硅锗碳在射频性能、品质和可靠度表现方面皆可媲美砷化镓，且更容易整合CMOS射频开关或其他零组件；因此，这几年硅锗碳组件出货量暴冲，在MMIC LNA市场的渗透率已与砷化镓组件相当。近期，英飞凌硅锗碳MMIC LNA更顺利打进联发科多频多模LTE公板建议清单，可望在今年底至明年继续提高市占率。

至于PA部分，麦正奇认为，其主掌射频信号发送须更高功率与稳定度，目前仍以材料特性较佳的砷化镓方案为主，但CMOS PA挟成本和功能整合度优势，未来则可望在低端手机市场崛起。此外，英飞凌也已将硅锗碳LNA加PA的系统封装(SiP)或单芯片整合方案列入下一代产品蓝图，有助手机厂兼顾射频性能与系统体积。

不过，由于LTE-A与5G规格尚未完全底定，业界也传出手机厂为达到高速高品质传输性能，必须舍弃整合型射频方案转向分离式设计；对此，麦正奇回应，目前确实有射频芯片商投入研究更前瞻的氮化镓(GaN)制程，并以外挂方式提升射频系统功能，但是组件整合一向是产品降价和省电的关键，因此仍须等通信标准定论后，才能依规格需求找出最佳的设计平衡点。