作者：蔡景艳 3G手机对器件提出更高的要求，尤其是被称为“研发瓶颈”的RF部分。同时，3G移动通信系统将兼容第二代移动通信系统并在此基础上投入运营，3G手机必须满足能在多模多频段下工作的趋势，这必然会增加RF前端器件的个数，而人们对手机小体积的要求并不会因此而降低。看起来，RF半导体制造商们必须面对这个两难的境地：一方面市场继续对紧凑的、经济的和省电的器件和解决方案有旺盛需求，另一方面，必须关注新材料和新工艺，开发和生产高性能器件，满足3G市场的需求。 “RF半导体公司必须设计这样的器件：它们能够改善手机通话时间、功耗及手机RF部分的总体性能，并支持高集成度，以在未来促成单芯片射频和RF与基带的集成。”市场调研公司Frost & Sullivan的分析师Deepa Doraiswamy表示。据该公司的一份全球手机RF半导体市场研究报告预测，2008年该市场将从2004年的53.4亿美元增长到82.7亿美元。射频器件提供商们加快研发步伐，采用最新技术和增加产品功能――同时不能忘记控制成本；他们还纷纷调整产品结构和全球战略，紧随3G手机市场风向，以期尽可能多的分食到这块诱人的大蛋糕。 PA：在模块化封装的路上继续前行 几年前手机市场中还是单频和双频单模手机占主导地位，如今的手机设计却要提供多频段、多模式支持，部分手机还有蓝牙、GPS定位等功能。如何保持外形尺寸的小巧，却要使功能呈指数倍增长，同时还要兼顾成本，这些都是设计者面对的难题。――对于占据着手机线路板30～40%面积的的RF器件，必须为减少线路板面积和功耗做出贡献。事实上近两年来，RF器件尤其是射频前端器件PA、SAW滤波器等在瘦身的路上比任何时候都走得更快，特别在PA的模块化封装 (System In Package)方面更是取得令人瞩目的进展。 “3G一定会发展起来，”TriQuint的CEO兼总裁Ralph Quinsey说，“这个市场是值得期待的。” TriQuint公司2004年的收入达3.5亿美元，其收入的51%来自手机和基站部分。虽然TriQuint的收入目前主要在CDMA领域，但该公司强调，未来TriQuint更看好WCDMA市场，并将密切关注TD-SCDMA在中国的发展。 TriQuint中国代理商安富利的高级区域市场经理莫国强介绍，TriQuint型号为TQM7M6001的WCDMA功放模块外形尺寸为4×4×1.1mm， 在高功耗模式下效率可达40%，低功耗模式下效率可达20 %(含LDO)。“TriQuint计划在新产品中继续提高在低功耗模式下的效率，进一步减小尺寸。目前，这家公司的WCDMA PA尺寸已可以从4×4mm缩小到3×3mm，节省出更多宝贵的手机线路板空间。”莫国强介绍说。 TQM7M6001主要面向IMT2100应用，在该频段的另外一款PA是安捷伦科技公司在今年四月推出的4×4×1.4mm PA模块WS2512，该公司称，这款产品使用CoolPAM技术，可以明显地降低电池功耗，使手机的工作温度更低。高功耗模式下效率典型值为37%，低功耗下效率22%。 而RF器件的另一供应商RF MD则在2005年一季度推出针对1,920～1,980MHz频带范围内WCDMA手机应用的PA模块，型号RF5198的这款PA在小型化方面似乎更胜一筹, 其尺寸小至3×3×0.9毫米，最高效率可达42%。据RFMD介绍，该款产品包含片上功率检测器，可以简化手机设计流程，缩短手机制造商将其产品推向市场的时间。 RFMD的PA模块RF5198尺寸小至3×3×0.9毫米。           今年在中国市场推广中颇为活跃的Anadigics公司亦在九月发布几款面向3G市场的PA模块。其中的AWT6277与RFMD的RF5198同样面向1,920～1,980MHz频段，这款产品在效率方面看起来颇有吸引力：最高可达44%。采用10针脚4×4×1.1mm的表面镶嵌封装。 在PA模块化的历程中，Skywoks公司是起步较早的一家重要RF提供商。该公司的战略市场副总裁Joseph Adam认为，模块化对缩短产品上市时间非常重要。“3G PA和RF应用面临的最关键挑战之一是需要提高集成度，以改善产品性能、降低成本、缩小尺寸和缩短OEM的产品开发时间。”他说。据Adam介绍，Skywoks开发了多种PA、滤波器、开关、VCO和RF芯片，并不断发展利用该公司自有的SiP技术把这些元件集成起来的能力。 早在去年5月，Skyworks即发布一款TD-SCDMA表面贴装PA模块SKY77161，产品为4 x 4mm包装，支持TD-SCDMA的频谱线性要求及全部2,010－2,025MHz频带范围。目前，该公司在系统模块化的路上越走越快，最近面向WCDMA应用推出Intera系列前端模块(Front End Modules , FEM)，把PA、一个双工器、功率检测器和滤波器集成到一个单一的5×8mm封装之中。Adam说：“Intera FEM使手机设计厂商能够简化RF设计，所需的电路板空间比其它分立方案缩小大约50%。” 借材料与工艺提升性价比 声学表面波(SAW)滤波器以其体积小、质量轻、较大形状因子与品质因数和高带阻在手机射频前端得到广泛的采用，满足多模多频手机需求的SAW滤波器早已进入市场。 “目前，TriQuint可以将SAW滤波器的尺寸从1.5 ×1.5mm减小到1.4 ×1.2mm，如型号为856522, 856524, 856525的SAW滤波器。”安富利的Mok介绍说。TriQuint已经推出一款用于IMT2100频段的SAW滤波器856380。 SAW技术已趋成熟，但SAW器件的插损一般较大(1-2dB),难于集成，同时在高频下难以处理大功率。由于采用亚微米结构，在2GHz以上SAW滤波器的损耗将迅速增加。相比之下，BAW(体声波)技术因为3G市场的发展最近受到更多的关注，BAW滤波器至少可以在高达10GHz的频率下应用。市场调研公司iSuppli的无线和网络通信总监兼首席分析师Scott Smyser表示："BAW是滤波器设计领域近年来最显著的突破之一。BAW滤波器的性能超越了SAW滤波器和介质滤波器，可实现更小的尺寸和更少的带内插入损耗，同时提升上下转换频带中滤波器底边的斜度。" 飞利浦称其新型BAW滤波器采用专利技术，能缩小芯片级封装的体积。 今年6月，飞利浦半导体公司宣布将推出新款BAW滤波器，号称其新型BAW滤波器采用专利技术，能缩小芯片级封装的体积，从而改进GSM和3G手机的性能和接收能力，同时可以缩小手机设计的体积。该公司还宣称，与目前市场上的引线式BAW滤波器相比，飞利浦的专利焊球凸点芯片级封装能降低RF前端的制造成本。通过采用飞利浦的无源集成工艺技术，生产商可以更轻松地集成不平衡变压器，缩小体积，降低成本并缩短上市时间。相关产品预计第四季度实现量产。 但是，由于增加了额外的掩模和合格率相关的成本问题，在BiCMOS工艺上采用BAW技术可能并不具有太多的优势。安富利的Mok介绍说， TriQuint同时拥有SAW和BAW的工艺，因为考虑到成本的原因，目前滤波器和双工器大批量生产时仍采用SAW工艺。典型的WCDMA约在1.9~1.95GHz尚不需用到BAW工艺，该工艺在2GHz以上的应用中会有更多的发展。 事实上，TriQuint去年收购了擅长于BAW技术的TFR Technologies公司，TriQuint表示， 本次收购扩展了TriQuint滤波器技术的频率范围，“通过收购，可以让TriQuint公司提供更小尺寸、更高性能的滤波器，面向现有和未来更高频率的3G手机应用。”该公司的Quinsey说。 Adam：Intera FEM使手机所需的电路板空间比其它分立方案缩小大约50%。 看起来，虽然BAW尚未大批量进入手机应用中，但其发展势头不可小觑。Skyworks的 Adam介绍说，在2003年稍早的时候，Skyworks即认识到3G需要更高的频率和性能，将需要开发一种可替代SAW滤波器的技术，同时也可以解决SAW滤波器封装成本太高的问题。Adam 说：“为了克服这些挑战，Skyworks提高了制造和封装BAW滤波器的内部能力，这使我们能满足苛刻的3G滤波要求和提供低成本集成式FEM解决方案。我们还为这种技术发展了多家货源。” 多家公司跟随3G趋势 3G市场虽然尚未全面开花，但这个大蛋糕的香味显然已经吸引了全世界的大小公司。除了上文提到的RF市场的熟面孔之外，诸多新老公司也在努力跟随3G潮流，并推出商用化产品。 早在2003年11月，New Japan Radio(NJR)公司就宣布推出适用于WCDMA手机的低噪声放大器(LNA) GaAs MMIC，该产品整合了反相电路，可实现高增益模式和低增益模式的切换。产品采用USB8-B3封装，尺寸为1.5×1.5×0.75mm。 英国天线公司Antenova今年4月宣布，年内将推出集成其新型天线技术与关键RF元件，以及一些手机或PC Modem需要的收发器功能的集成模块。 这意味着，集成的范围在不断扩大。 这款射频天线模块名为Radionova，该公司称其是“与领先RF元件供应商、OEM和ODM合作的结晶”，产品包含一个平衡天线，号称能在很大程度上抵抗去谐，因此同样的模块可被用于多个产品设计中，并工作于多个频率。 该公司号称，其方法也许是唯一完整的RF解决方案，无线性能没有受到模块位置的影响，提供了重要的设计灵活性、成本降低和上市优势。在初期阶段，该模块将面向多频段GSM和CDMA市场，2005年晚些时候将推出后续产品，面向UMTS 3G蜂窝电话和多带宽Wi-Fi数据应用。 WJ Communications公司则在8月推出一款型号为MH205A的混频器，典型应用包括蜂窝波段2.5G和3G无线应用中的接收器和发射器上/下变频、调制和解调。这型混频器输入三阶截止点(IIP3)为35dBm，L-I隔离度为50dB，满足RoHS工业标准，采用无铅SOIC-8封装。 半导体巨头们当然不会放过3G市场，在瑞萨科技公司的产品计划表上，可以看到其2006年下半年计划推出一款面向UMTS和EDGE的HPA模块，具体细节该公司没有透露。显然，瑞萨不仅要攻占3G手机的核心处理芯片市场，在射频部分也不会缺席。