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5G毫米波AiP天線模組封裝 三星緊咬高通

  • 何致中

5G毫米波AiP模組量產計畫,三星緊追高通。李建樑攝

2019年雖然整體智慧手機市場未必能夠出現明顯成長動能,但是5G前哨戰已然開打,全球手機晶片業者勢必不會彼此退讓。

熟悉半導體封測業者透露,高通(Qualcomm)自然是在sub 6GHz與毫米波(mmWave)都領先的佼佼者,但是作為手機龍頭的三星電子(Samsung Electronics)挾帶全球第一的銷售量能,集團旗下三星電機(SEMCO)則是僅次於高通,可將5G毫米波整合天線封裝(Antenna-In-Package)模組推入量產階段的業者,速度也仍小幅領先後起直追的華為海思、聯發科。

半導體供應體系業者表示,在系統級封裝(SiP)基礎上的整合天線模組封裝(AiP)重要性日益提升,目前台系業者中,日月光投控旗下日月光與高通已經在AiP製程上有良好合作,且是少數跨足5G毫米波頻段領域業者。

據了解,針對5G世代整合射頻晶片(RF)與天線的AiP封裝模組,其所需的半導體測試介面設計將是高度客製化,且掌握在少數台系、日系、美系龍頭業者手中。毫米波頻段又比sub 6GHz晶片模組多出數道測試手續,目前在5G毫米波天線封裝積極耕耘的業者仍不可忽視三星集團的實力。

據悉,以眾晶片、封測廠狀況來看,供應鏈傳出,日月光投控旗下矽品也陸續承接如海思、聯發科的AiP封裝訂單,目前以sub 6GHz為主,下半年持續推進進入量產階段,台系半導體供應體系則不評論市場傳言、客戶與供應鏈說法。

熟悉天線元件業者透露,事實上,作為輻射元件的傳統天線價格其實一件約1美元上下,但是進入5G行動通訊領域,微型化、模組化才符合現代消費電子產品趨勢,又必須考量到訊號干擾、不連續性、應力、散熱等問題,供應鏈業者初步估計,一顆AiP模組價格將至少是傳統的18~22倍起跳。

儘管供應體系業者對於價格等敏感問題不多作評論,但如何找出兼顧性能、成本的解決方案成為目前業界重點。熟悉半導體業者認為,整合RF晶片、天線的整合模組,估計將有7~8成甚至更高的成本來自於封裝與測試。

另一方面,5G世代的sub 6GHz頻段,RF元件也可導入化合物半導體製程如砷化鎵,但到了毫米波頻段,IDM大廠也多強力布局碳化矽基氮化鎵(GaN-On-SiC)、矽基氮化鎵(GaN-On-Si)等。

不過傳統CMOS製程因其量產能力成熟與成本效益,毫米波IC回頭採取全矽基晶片設計,搭配如晶圓代工廠台積電、格芯(GlobalFoundries)等的量產效益,成本差距跟化合物半導體元件估計有2~3倍不等,這也將成為如強調全矽基毫米波IC業者如AnokiWave等,得以成為與三五族業者、IDM大廠並列為選項的原因之一。

全球主力IC設計業者也正積極思考使用哪些選項才能夠進一步把天線、RF之整合模組成本有效降低到可接受的水準,這也推動如高通、華為海思等手機晶片大廠必須思考進一步跨入化合物半導體的RF、PA元件,目前也已經是現在進行式。

而就以整合天線模組來說,半導體供應鏈業者透露,一支手機估計要用到3~4個AiP模組,其中將會把各類RF元件、電源管理晶片、毫米波天線等都進行系統級封裝。

目前全球僅有兩大業者宣布正式量產,除了高通外,就是三星集團。而再從電信運營商的布局策略來看,目前全球各國中,也以美國、南韓在毫米波頻段的著墨最為深遠。