[转载]射频产业发展现况与趋势探讨

射频产业发展现况与趋势探讨 9td[^EB#(h  
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从两年前Intel宣布推出内建无线局域网络芯片的笔记型计算机用芯片迅驰（Centrino）带动无线局域网络应用，再加上数字家庭网络成为资通讯厂商跨足家用消费性电子产品的重点产品后，使得无线通讯技术进一步延伸到生活各个领域之中。截至目前为止，已经在业界引起关注的无线通讯技术依涵盖范围由远至近有：802.16a（WiMAX）、802.20（Mobile Broadband Wireless Access）、802.16e（Mobile WiMAX）、802.11n（Broadband WLAN）、802.15.4（ZigBee）、802.15.3a（UWB）、以及受到物流业界重视的RFID等涵盖距离不同的新无线通讯技术。不过，在上述的新技术中，除了Intel力推的802.16a将于2004年底正式推出商用产品外，大部分的技术仍处于标准制定阶段。虽然上述各项新技术已开始为业界所关注，并陆续投入先期研发能量，但实际上主导无线通讯IC市场的产品还是已臻成熟阶段的手机、基地台、WLAN、以及其它高频应用产品。 9wB}EDZ  

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作为无线通讯技术的核心组件的射频IC，虽然近一、两年来受到手机多媒体化、无线局域网络芯片整合化等因素影响，其市场关注度与讨论明显不若前几年热烈的景况。不过，由于射频IC攸关无线通讯产品能否顺利进行最基本的收发功能，因此，即便市场热度不再，但随着主要应用产品手机市场持续成长所带来的庞大需求，射频IC市场仍维持稳定的成长态势。 @8
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根据工研院IEK的研究，2003年受惠于多媒体机种刺激换机市场与新兴市场需求浮现等利多，全球手机出货量一举突破5亿支，2003年全球手机出货量不仅较2002年成长20%，更达到5.11亿支的历史新高，预估2007年将可达到7.1亿支的出货量。由此可看出，手机不仅已是全球市场量最大的电子产品，更成为带动无线通讯IC产业成长的重要产品之一。 l[cBDNlrC;  
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另一方面，由于目前所有的无线通讯用射频IC中，不论是产品规格的要求或设计与制造技术难度，都以手机所用的射频IC最高，且市场竞争也最为激烈。有鉴于此，本文仍以手机用射频IC为重点，探讨射频IC市场与产业的发展动态及趋势。 c@ea ;Cv  
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射频市场发展趋势 RhPEda2  
（一）射频市场现况 Q 6)5*o8n  
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根据IDC的统计，全球手机用射频IC的市场产值（不含蓝芽射频芯片），将伴随着手机市场规模的成长呈现稳定的成长趋势，总产值由2002年的45.8亿美元成长至2007年的70.6亿美元。而从2002年起的年成长率来看，由于手机产量大幅增加，以及2.5G系统规格手机逐渐成为市场主流，带动手机用射频IC的年成长率由2003年的7.1%提高至2004年的11.7%；随着2004年下半年起3G系统陆续兴建，以及多频系统手机对于高单价射频IC的需求，将更进一步带动射频IC整体产值，预估2005年的年成长率将再攀升至20.7%。不过，在2005年技术成熟度与产品稳定度逐渐提高以后，射频IC的价格竞争因素将使整体产值成长趋缓。 DClV&\i=o  
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另一方面，若从射频IC在手机用IC市场所占的比重来看却可发现，射频IC所占的比重将由2002年的29.8％下滑至2007年的22.0％。虽然射频IC的整体产值因手机市场的成长有所提升，但是由于手机日趋朝向多媒体化发展，对于多媒体处理器、内存、影像传感器等半导体的需求殷切，将使射频IC在手机用IC的产值比重逐步下降。 KXS{@/"-B  
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资料来源：IDC；工研院IEK整理（2004/06） `Qg#`  
图一 2002-2007年全球手机用IC比重 Y2B",v"  
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（二）各类射频组件市场表现 H)Kt!v8  
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若针对个别射频组件来看，收发器（Tx/Rx）为产值最高的射频IC，2002年便占射频IC产值的45.2%，预估到2007年将达66.4%；其次为功率放大器（PA），2002年占有22.8%的比重，预估到2007年则下滑至18.1%。除了这两项核心IC之外，其它如RF Frond End、Synthesizer、Switch等组件，皆受到射频组件整合化发展的影响，产值与比重皆呈现下滑的趋势。 ,O;+fhUJ(  
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资料来源：IDC；工研院IEK整理（2004/06） ;Bs^+R7  
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图二 2002-2007年全球手机用各类射频IC产值比重 I {o\d'/  
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由上图各类射频IC的产值变化可以看出，为了减少组件使用量以降低成本，并缩小射频次系统所占空间，省略中频降频程序与整合VCOs、PLL、filters等组件的直接转换架构（Direct conversion Rx/TxR）已逐渐取代超外插架构（Superhet Tx/Rx/TXR）成为射频收发器的主流设计架构。而整合化需求同样发生在功率放大器部分，截至目前为止，由于多数厂商所推出的功率放大器仍以Ⅲ-Ⅴ族半导体的GaAs HBT或InGaP HBT等制程为主，无法如收发器可用SiGe或Si BiCMOS等硅制程整合成射频单芯片，但是整合化的需求亦已带动功率放大器朝向整合controller的功率放大器模块，例如功率放大器领导厂商RFMD或Skyworks等近来所推出的功率放大器产品，皆强调其具有整合度高的模块型态。 a BHV  
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射频产业现况 OGC|elSM  
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与基频IC市场相较，射频IC市场是集中程度较低的手机半导体市场，即便是前五大厂商（Motorola、Infineon、RF Micro Devices、Qualcomm、与STMicroelectronics）的市占率合计仍未超过50%。除了传统半导体大厂外，近年来，在射频IC市场中表现最为突出的当属两家射频IC专业厂商：RF Micro Devices与Skyworks。这两家公司皆以功率放大器与射频收发器为主要营收来源，以2002年为例，光是在功率放大器的市场营收上，这两家公司便占了全球手机PA市场的62%；由于功率放大器因制程与电性的特殊性而得以独立于其它射频组件之外，因此也使得这两家公司可以凭借此项产品在无线通讯半导体市场中脱颖而出。 u40k9vh  
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为了进一步拓展产品市场空间，这两家公司近年来开始在手机用功率放大器领域之外，发展相关的产品市场。在RFMD方面，自2002年起便开始积极投入WLAN与GPS等新兴无线通讯应用产品领域，在2004年4月，RFMD更进一步并购蓝芽芯片厂商Silicon Wave，朝向开发整合多种无线通讯射频解决方案的方向发展。另外在手机产品领域中，RFMD也从2003年起推出该公司第一个完整的射频次系统解决方案，期望能将其手机制造客户由原先的手机大厂，延伸至手机代工制造厂。 4=T>Iy  
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Skyworks虽然亦具有WLAN、GPS、DBS等不同无线通讯产品用射频解决方案，但自成立以来手机射频解决方案不仅是该公司主要营收来源，亦是该公司的主力产品。相较于RFMD多应用产品线的发展策略，Skyworks显然较专注于手机射频解决方案的开发，除了原有的功率放大器外，还推出射频次系统与手机完整解决方案（total solution），以期能由手机射频领域延伸至全系统领域。 [)ybPIv]  
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除了上述两家公司外，另一家射频专业厂商Silicon Laboratories亦逐渐在射频产业中占有一席之地。在率先推出以CMOS制程制作的射频收发器IC而引起市场重视后，该公司预计在2004年下半年可望正式量产第一颗用CMOS制程制作的GSM手机功率放大器产品「Si4300」。虽然Silicon Laboratories目前仍不像RFMD与Skyworks一样拥有手机大厂客户，但该公司的产品已逐渐为部分亚洲手机厂所采用，对于同样企图开发亚洲手机厂客户的两大射频厂商而言，Silicon Laboratories将可能是一个不可忽视的竞争对手。 %L^S;v3  
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射频产品趋势 %~ROV>&  
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（一）射频整合组件的需求提高 k/|j
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随着手机功能增加，但手机尺寸却必须更轻薄短小的设计考量愈趋重要之际，手机内部的机板已成了「寸土寸金」之地。因此，为了提高射频IC的整合度与产品竞争力，射频IC整合与模块化技术的发展已成为目前射频厂商的发展重点之一，特别是直接转换架构（Direct Conversion Radio）的采用与功率放大器模块化的发展。前者将原本独立分散的接收端与发送端的组件（如Mixers、Filters），乃至于锁相回路（PLL）整合为以硅制程为主的收发器IC；后者则将同样采用砷化镓制程的T/R Switches、Duplexers、以及PA等组件整合为一个功率放大器模块，或是完整的射频前端模块（RF Frond End）。 luEP5l2&  
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另一方面，为了促成手机射频组件达到更高度的整合，制程技术的发展亦成为半导体厂商积极寻求技术突破的焦点，包括硅锗（SiGe）与CMOS制程技术，都成为亟欲跨入射频组件制造领域的重要制程技术。但截至目前为止，除了发射功率较低、且规格定义较宽松的无线局域网络与蓝芽系统产品已出现采用上述两种制程制造的单一射频芯片，或是少数厂商以CMOS制程来制造低中频架构（Low-IF）的射频收发器外，绝大部分的射频组件厂商所推出的产品仍以射频收发器、功率放大器分离型态为主要的射频解决方案。 -XSu;'4q  
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（二）手机产品朝向多功能、多频段、多系统方向发展 NVFgRJ&  

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不论是采用之系统标准或是支持的功能，自2003年起手机产品的型态已较之前更趋多样化，而内部结构与制造技术也更加复杂。从下图针对未来手机主要特性的发展趋势来看，首先，为了因应手机多媒体应用的需求，数据运算能力、高画质彩色屏幕、以及内建数字相机将成为未来手机产品的主要功能。 -i}@o1o\  
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至于在与射频组件直接相关的系统标准采用方面。现阶段仍以GSM/GPRS或cdma2000 1X EV-DO等系统为主；EDGE、W-CDMA、以及cdma2000 1X EV-DV等系统则由于推出服务的系统业者局限于部分地区，且可搭配手机仍极为有限，预估必须等到2005年以后才能逐渐打开市场。 /^d!$v  
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另外，值得一提的是，虽然当初3G系统规划的全球单一标准的理想仍无法实现，且下一代的Beyond 3G系统距离标准制定与落实更有将近10年的时间，但是在扩展市场或是普及行动通讯应用的目标导引下，发展跨系统的整合 .. tVf1]3(_>  
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