TriQuint強調LTE將帶來的挑戰與商機
- 孫昌華
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行動通訊裝置已對我們的生活帶來深刻影響，行動通訊科技更早已深入每個人的生活中。僅在數年以前，行動電話只是用來撥打及接聽電話的設備，然而，隨著時代進步，如今我們多數人均擁有智慧型手機或平板電腦，而其功能也不亞於一台電腦。現今這些智慧型裝置更配備了全球定位系統、加速計、相機、距離感應器、近場通訊技術，及陀螺儀等功能。
我們的生活已無法離開這些行動通訊設備。據報導，有95%的人整天將行動電話置於離自身一公尺的範圍內，這意味著我們可以在任何時間、任何地點接聽電話、閱讀簡訊以及檢查電子郵件。這現象導致了數據通訊大幅增加，若是智慧型手機持續普及，預計未來五年內，數據通訊量將是目前的十倍以上。
流量巨幅增加，是由於消費者不斷企求更多的行動寬頻服務以支援網際網路使用、影音串流、數位內容下載、電動遊戲以及其他高頻寬需求，及資料密集的多媒體應用。這些需求激增已使通訊基礎建設負擔沉重。因此，世界各地的通訊服務業者正在更新其網路，以確保有足夠的容量及覆蓋率來滿足客戶的期望。
TriQuint半導體公司作為創新無線通訊射頻解決方案及晶圓代工的業界領導者，能提供先進的高效能解決方案，透過高度的整合專業能力，將更多功能包裝在單一的模組中，而且其所佔的尺寸比一個單獨的個別電子元件還更小。
在以下的專訪中，TriQuint討論到公司的觀點、行動通訊裝置與網路基礎建設方面的商機，以及對於業界的展望。
LTE技術加速部署
問題1：第四代LTE技術如何影響無線網路基礎建設？
答：LTE的部署讓通訊服務業者能更有效率地傳輸更大的數據通訊量，進而推升基地台至無線網路通訊擷取點的容量需求。容量增加也會進一步促使光纖網路使用在後置網路的大量數據資料傳送，以及連結行動用戶至網際網路節點及國外網站的應用。LTE技術可更好的利用現有頻譜、提高數據傳輸速率、降低延滯、降低每一位元組傳輸成本，以及簡化網路架構。(請參照圖一)
當更多的LTE裝置來臨時，會促使基礎建設投資大幅增加。目前，全球各地的業者已啟動了200個以上的LTE網路，而計畫中的數量更多。變換至4G的速度將比當年業界進入3G服務的速度要快許多。舉例而言，在亞太區域，LTE預計在2018年涵蓋其人口數的一半。
在此同時，電信營運商也多將數據通訊量卸載至Wi-Fi技術為主的小型蜂巢網路(femtocells)，這些泛稱為微蜂巢或毫微微蜂巢網路系統，用來減輕過度的網路負載。在異質網路(Heterogeneous networks；HetNets)中，小型蜂巢網路將扮演擴充人口密集都會區網路涵蓋範圍的關鍵角色。異質網路可讓業者將其頻譜組合，以及將現有無線網路資產做最佳化使用，同時給與客戶更好的全面使用經驗。小型蜂巢網路的出現，也讓網路服務得以擴及偏遠地區，其低廉的成本使得即使部署在較低人口密度的區域，仍然有利可圖。
當無線網路演進至4G或是更先進的技術後，各個蜂巢基地台的頻寬需求會大幅增加，所以業者將面臨的另一個挑戰是要由微型基地台回載大量數據到後置網路。對此，光纖網路與微波無線電均是合理的解決方案。
光纖網路為新技術提供更高容量，較佳品質及較低成本的選擇，而微波？點對點無線電方案，從9至27 GHz的系統，可提供足夠的頻寬及距離。光纖目前已可以自10至40Gb/s 提升至100Gb/s或是更高的速率，而微波無線電可以達到光纖布署成本太高或太慢的區域。TriQuint提供這些部署途徑的高效能解決方案，透過高度的整合專業能力，將更多功能包裝至相較於分離式解決方案尺寸大幅縮小的單一模組中。
問題2：LTE的部署如何衝擊智慧型手機市場？
答：LTE建置正大幅增加智慧型手機使用的頻段數量，進而為設計工程師帶來了新的挑戰，除了需應付迫切的性能需求，工程師還要將數量激增的頻段容納在行動通訊裝置中。下一世代的智慧型手機必須繼續支援主要的2G頻段、3G頻段、新的4G外加Wi-Fi以及藍牙。3G的5個專屬頻段與4G LTE至少20個頻段相比，已相形見絀，而未來其數量還可能擴充至40個。
問題3：當LTE繼續部署時，移轉至高性能濾波器會帶來什麼影響？將會如何影響市場？
答：在無線射頻前端模組中，濾波器扮演著關鍵的角色，它能夠選擇讓有效的訊號通過，而排斥無效的雜訊。與能涵蓋多重頻段的功率放大器(PA)不同，濾波器是頻段專屬的，所以頻道數量的增加直接導致設備中濾波器或是雙工器數量的增長。
雖然一部手機要能支援全球所有的頻道的想法並不實際，但一部性能充分、足以在國際通用的手機，必須具備能過濾2G、3G及4G的收發途徑，至少15個頻道，還要外加Wi-Fi、藍牙以及GPS。此一手機需要至少30至40個濾波器。而未來狀況可能更加複雜，下一世代高階手機可能需要50個以上的濾波器。
除此之外，智慧型手機的每一個分頻多工及分時多工頻道都需要高達三個濾波器：主要傳送途徑及接收途徑均需要一個多工器，另外還要一個濾波器給次要接收途徑。依頻段而定，還需要一個共存的Wi-Fi濾波器。
問題4：為符合LTE性能規格，需要何種濾波器技術？
答：隨著濾波器需求數量的增加，其性能需求也增高了。不僅在設備中的所有頻段均需隔離以避免彼此干擾，而擁擠的頻譜也意味著相鄰兩波段間的保護頻帶將顯著的減少，甚或完全消失。為減輕因此而產生的干擾問題，需要採用高性能的濾波器。在某些頻譜重整後重新指派給LTE的頻段，也對濾波器有不同的需求。例如：狹窄的5 MHz及10 MHz的4G LTE頻段，需要較3G WCDMA更敏銳的濾波器。
TriQuint可藉助於其先進科技組合，解決最困難的濾波挑戰。我們的表面聲波(SAW)及溫度補償表面聲波(TC-SAW)濾波器適用範圍可達1.5 GHz，在高於此頻率範圍的部分，TriQuint的體聲波(BAW)濾波器具有令人信服的性能優勢。(請參照圖二)
我們的BAW技術是滿足某些最具挑戰的LTE頻道需求的唯一途徑。BAW波濾波器提供了優異的精確性能，包括陡峭的外緣(steep skirts)、極低溫度漂移的高抑制頻譜，適用於解決相鄰波段之間令人煩惱的干擾抑制問題。BAW濾波器的尺寸隨頻率增高而遞減，因而對性能與尺寸具高要求的3G與4G應用而言，體聲波濾波器為最佳選擇。
區域性頻段分配所帶來的衝擊
問題5：區域性頻段分配所帶給手機設計的衝擊為何？
答：手機設計者必須努力解決區域間，甚或是國家之間顯著的頻段分配差異，所帶來的問題。而在未來，當更多LTE頻段被分配之後，情況只會變得更嚴峻。例如在亞洲，LTE頻段分配之所以複雜，歸因於幾個不同的地區市場之區域頻段分配所致；大陸是個廣大的潛在市場，但有其特殊的需求。其他國家，諸如日本與南韓這兩個最積極投入4G LTE的國家，也各自有其需求。
在大陸，其指定採用的LTE技術是分時多工，而非北美洲所用的分頻多工。許多LTE頻段分布於高頻帶，包括許多鄰接Wi-Fi的頻段。此一狀況產生了對BAW Wi-Fi共存濾波器的強烈需求。例如圖三所示，可以發現位於頻段40與41的兩個緊鄰的LTE分時多工頻道。(請參照圖三)。
夾在兩個頻道中的Wi-Fi頻道，其下方與頻段40絕無間隙，而其上方與頻段41也僅有最小的間隙。高性能的BAW共存濾波器將是需要的。此外，依照客戶的優先順序來做取捨是必要的；若要支援波段40全波段，則可能需要放棄某些低頻的Wi-Fi頻道。若支援所有Wi-Fi頻寬是優先的考量，則某些廠商會選擇放棄部分的頻段40。由於頻段41與鄰接的Wi-Fi之間尚有狹小的保護頻帶，頻段41的共存狀況較不具挑戰性。即使在大陸，也存在地區性的差別，例如在香港，便以頻段7及頻段38替代頻段41。
南韓市場十分特別，因其智慧型手機使用率高，LTE技術採用速率亦快。在南韓，大約有2,600萬人擁有智慧型手機，超過其總人口的一半。而其中的1,500萬人預期在2013年底之前會使用4G LTE。南韓頻譜重整後重新指派頻段3及頻段5給LTE，從今年起，所有的手機將能支援頻段7。頻段26也已分派，因此將需要TC-SAW濾波器。雖然與頻段5有所重疊，頻段26包含了部分頻段5濾波器未能涵蓋的頻率。頻段3與頻段7將需要BAW濾波器，對於Wi-Fi共存濾波器也有實質的需求。
日本的狀況更增加了區域的複雜性。日本很不尋常地使用頻段26、11及21。另外也有用到頻段41，需要BAW Wi-Fi共存濾波器。
問題6：載波聚合(Carrier Aggregation)技術所帶來的影響為何？
答：由於行動無線網路的容量需求大幅的增加，而無線電頻率分配的稀有特性，使得頻譜成為歷史上最有價值且快速增值的商品。這也是為何通過LTE升級版所啟動的載波聚合技術能有如此的吸引力。它能讓網路業者將頻譜中多個分散的零碎區塊，整合成一個單一較寬的頻道，而能有較大的容量及較高的數據傳輸速率。LTE升級版將需要高性能的濾波器技術，而TriQuint正與業者、晶片供應商及其他系統夥伴密切合作，以解決最困難的無線射頻挑戰。(請參照圖四)
整合趨勢仍在進行中
問題7：在市場持續整合之下，TriQuint具有哪些特性，使其能於市場保持領先？
答：無線射頻解決方案持續在朝高度整合方向進行。TriQuint承擔此項設計挑戰，透過簡化RF設計及最佳化性能，以提供客戶在更小的空間中有更多的能力。我們在最小化、功率效率及系統性能等方面取得相當的優勢。我們採用主動與被動的處理技術，將更多技術整合至微小的模組中，同時能節省電池電力。
TriQuint預見市場對多頻段、多功能功率放大模組(multi-band, multi-mode power amplifier；MMPA)將有高度需求，MMPA可讓OEM廠商能在更小的空間為多個手機頻段提供支援。舉例而言，我們的第一個MMPA組合了四頻EDGE放大器及兩個數據頻段。第二代產品有四個數據頻段，而第三代產品將會收納十個數據頻段。
這些尺寸微小、高度整合的模組，縮小了整個產品的外形，同時減少了外部零件的數量，降低組裝成本，加速產品上市時間，並提供了領先業界的性能。除此之外，裝置製造商採用通用的RF模組大小，可降低地區型手機的種類並提高設計速度。
TriQuint極具競爭優勢，能將所生產的優質濾波器與功率放大器及切換器等主動元件整合，置於單一高密度的封裝模組中，並將更多功能包裝至更小的晶片面積中。我們的多頻段、多功能功率放大模組是此一創新能力的最佳例證。我們的封裝技術，包含應用銅凸塊來取代打線製程的CuFlip覆晶晶片，以及晶圓級的封裝製程，這些技術可減少RF模組的尺寸，方便其應用在現今以輕薄為主流的行動裝置中。
問題8：TriQuint在此領域的產品策略為何？如何確保未來能不斷的推陳出新？
答：TriQuint擅於有效的應用資本，投資於業界所需要的技術趨勢。我們集中於研發差異性產品，產品能以最小的尺寸提供最高價值及領先業界的效能。TriQuint具有差異性的濾波技術，讓我們能以獨特的競爭優勢來為客戶解決最棘手的干擾問題。TriQuint的技術最適宜量產高效能的BAW及TC-SAW濾波器。除此之外，以我們強大的RF整合能力，可將優質而受歡迎的濾波器整合至一整合模組，並將更多功能包裝在更小的產品中。
問題9：TriQuint將如何握亞太市場中新興的LTE商機？
答：未來LTE在亞洲的部署將持續為產業帶來衝擊，而未來5年內改用4G的使用者人數將十分驚人。除了為行動裝置提供LTE產品，TriQuint也提供無線射頻方案給基地台市場。我們在基地台市場的產品收益逐漸提高，主要是因為有及早為大陸未來的TD-LTE建設提供支援，且目前已部署超過20萬組的LTE基地台。
LTE及LTE升級版推出後，市場對TriQuint的高性能、整合式RF解決方案之需求將會提升。為配合市場需求，我們已增加投資以擴充產能。研究發展仍然是我們最優先的工作。藉由研發，我們能持續打造獨特科技及封裝產品，以更小的尺寸來來提供業界最先進的RF解決方案，並藉由提供客戶真實的價值來彰顯我們對創新的承諾。
