無線的便利性，促使相關業者積極地將RF技術應用於各種可能的裝置上。如無線廣播、無線電話、無線滑鼠、無線耳機都已相當普及...
無線的便利性，促使相關業者積極地將RF技術應用於各種可能的裝置上。如無線廣播、無線電話、無線滑鼠、無線耳機都已相當普及。
再加上近年來，行動電話的熱潮、Centrino行動運算的效應、Intel數位家庭的願景以及各種新興無線技術的推波助瀾，更使得無線技術進一步延伸到生活各個領域中。
無線的魅力讓人類的生活型態充滿了無限的想像空間。這些五花八門的多樣應用，大概連100年前的無線電之父－馬可尼(Marconi)都意想不到，當年在實驗室裡的小發現，竟會成為影響後世人們生活的大發明！因為這種種的無「線」可能之所以能夠實現，都源自於他所發現的無線技術核心－RF(Radio Freqency)。
隨著Centrino的運用日廣、藍芽的起死回生以及手機換機潮的助長，全球RF IC的產值成長亦逐年攀升。以2004全球RF終端應用產品的出貨量來看，手機仍是穩居第1名寶座，比重佔71.1%。而藍芽用RF由於相關終端應用較多，如藍芽耳機、藍芽麥克風等，因此整體出貨量較WLAN大，排名第2名，佔16.1%，WLAN則排名第3，佔8.6%(圖1)。
工研院IEK產業分析師林韋志分析，由於藍芽的RF晶片及模組價格較WLAN來得低，若改以RF終端應用的產值來比較，則藍芽與WLAN的排名將會對調，WLAN將成為第2名。由此看來，RF IC未來市場的成長，仍將由手機與WLAN為兩大應用來主導。
此外，由於藍芽的RF晶片及模組技術門檻不高，手機製造商多半能自給自足，因此未來藍芽用RF出貨量將呈現趨緩狀態，甚至向下走弱。反觀WLAN用的RF，在Wi-Fi手機前景看好下，預計2005年將可大幅成長。
在RF IC的技術發展方面，除了持續在降低功耗上努力外，也朝向單晶片(System-On-Chip)設計與製程技術的突破來發展，尤其是手機的RF，在多媒體處理能力愈形重要下，RF勢必要朝向小體積高整合前進。率先推出採CMOS製程之高整合度RF IC的手機RF製造商Silicon Laboratories副總裁Ed Healy(圖2)就指出，隨著文字簡訊、數位相機、視訊、MP3、調頻收音機、互動遊戲和更多服務應用逐漸匯集至行動電話，手機製造商將需要體積更小又更容易用於產品設計的射頻元件，以便留下空間給應用處理器、顯示器功能和記憶體晶片。
Silicon Laboratories近年來快速在手機RF產業中竄起，目前已在GSM/GPRS手機市場中取得25%的市佔率，產品並獲得三星、NEC、TCL等多家國際手機製造商所採用。Ed表示，Silicon Laboratories在射頻整合的解決方案上是唯一採用CMOS技術的公司，可提供高整合度的混合訊號解決方案，該公司日前所推出的Aero II收發器和Aero EDGE Radio就進一步減少了使用零件數目和設計的複雜性。Aero II GSM/GPRS單晶片收發器為高整合度的四頻收發器，採用體積很小的32隻接腳MLP封裝，面積只有5×5mm2。Aero EDGE Radio則是以Aero II收發器為基礎所發展而成的GSM/GPRS/EDGE無線電，可將零件數目和電路板面積減少一半。此外，Silicon Laboratories也在2004年初，推出了首款GSM手機應用的單晶片CMOS功率放大器－Si4300 PA，該公司宣稱，此款功率放大器可節省7成以上的電路板面積和零件數目，是目前體積最小、高效能且高功率的GSM手機功率放大器。
另一方面，RF的整合也與製程技術有相當大的關連，目前廠商所使用的製程包括矽鍺(SiGe)、BiCMOS、砷化鎵GaAs與CMOS，其中又以 GaAs較為廣泛採用，然而，由於採用GaAs製程良率不高，因此強調電路整合性、易產性及成本效益的SiGe及CMOS製程，便成為廠商發展的重點。
對此，Ed Healy表示，CMOS是全世界成本最低、最成熟、最為人所瞭解和種類豐富的製程技術，CMOS在線寬方面通常會領先其它製程2到3個世代，這使得電路設計人員能將複雜類比功能和大量數位電路整合為低成本的單晶片解決方案。他指出，過去對於CMOS GSM功率放大器的所有研究中，無法同時達成高功率和在更高電池電壓下工作的目標。最主要的障礙是要克服閘極氧化層被擊穿。傳統的非線性功率放大器架構，例如E類功率放大器，會產生遠超過CMOS閘極氧化層所能承受的電壓。因此Silicon Laboratories改採電路技術，而非元件物理方法，使其得以利用標準製程技術在電路層級實作各種新功能，它能將放大過程所產生的高電壓分散給多顆元件。利用這種新架構，沒有任何一顆元件所承受的電壓會超過其閘極氧化層的容忍範圍。
同樣也在手機RF領域擁有深厚基礎的瑞薩科技(Renesas)，近年來在RF相關元件整合上亦投入許多心力，並獲得市場肯定。根據CIBC World Markets於2004年5月公佈的最新市場分析指出，2003年手機PA市場佔有率，瑞薩排名第2，僅次於RFMD。
對於RF的整合發展，瑞薩技術行銷部主任吳凱民(圖3)表示，RF電路主要是由4顆IC構成，分別是RF IC、PA、SAW及Antenna Switch。瑞薩所研發生產的RF與PA，其PA尺寸為6×6mm，RF IC尺寸為5×5mm，是現今所有GSM系統手機中，尺寸最小的RF IC。在研發策略上，瑞薩目前已可將此4顆IC整合成2顆，並預計在2006年整合成SoC單晶片，體積愈趨精緻微小。吳凱民認為，若直接從4顆IC跳到 SoC技術上較難克服，需要過渡階段緩衝，因此，目前以研發整合成2顆的IC最為合適。
瑞薩的RF IC是主要提供給手機廠商，其餘少部分應用於藍芽、阻斷器等，現今國內外手機大廠如Motorola、Nokia、Samsung、BenQ等，皆是瑞薩的客戶。吳凱民認為，瑞薩之所以能獲得大廠青睞，主要原因在於瑞薩在RF IC領域起步得很早，經驗相當豐富，而且長久以來與這些手機廠商都保持合作關係，吳凱民說，瑞薩的產品品質相當穩定，往後將會朝提升價格優勢方向邁進。
而隨著2.5G手機市場，在這兩年逐漸趨於成熟，吳凱民預測，2005年Q2時EDGE將會開始大幅成長，並在幾年內就會超越GPRS。至於WCDMA則要等到2007～2009年才會有較明顯成長，而這段期間大部分市場將由3G和EDGE瓜分。因此瑞薩在產品佈局及研發上，將持續以手機用RF IC為重心，且不斷朝新的製程進步。
而除了RF IC相關元件技術的進步外，近幾年來隨著各國無線電頻道的重新開放、人類無線應用需求日益擴增以及數位調變技術不斷創新，各種新的無線技術也相繼推出，如 UWB、Zigbee、WiMax等也都成為RF廠商開拓新市場的關注焦點。在UWB、Zigbee等短距離無線技術領域，佈局多時的 Freescale，從2003年中開始，就陸續推出相關RF產品，並開始大舉進攻市場。
Freescale應用工程師江梓宏(圖4)指出， Freescale是目前全球唯一一家成功研發出miniPCI Type 3B規格的RF模組廠商，整合了RF收發器、PA及MAC於單一晶片，未來將可在家庭娛樂的應用上提供高品質傳輸。他表示，由於數位家庭的願景相當誘人，在與廠商洽談的過程中，已有業者對於此款產品相當感興趣，而Freescale也已經具備量產能力，並可提供整個模組。預計於2004年Q4開始量產推出，年底在CS展會中可看到相關應用的出現。
至於依照IEEE 802.15.4標準所研發的Zigbee RF Data Modem IC，則是使用2.4GHz，傳輸距離最遠可達75米，可做為個人短距離與點對點的Mesh Networking。應用領域則包括家庭與工廠的自動化控制、倉儲及物流管理、Keyboard、Mouse、Home Gate Way與玩具等等，相當範泛。
此外，Freescale也針對無線遊戲機市場推出Proprietary的解決方案－ISMLINK。江梓宏強調，這款解決方案提供了低功耗、低成本、高靈敏度及易於應用等優勢，應用範圍則包含了遊戲機的操控器、搖桿、無線耳機以及其他互動性高的無線玩具。目前這款ISMLINK以可提供整個 Reference Design，並為日本遊戲機大廠所採用。他認為，RF從1999、2000年開始在應用上變化很大，在此之前對無線傳輸的需求較小，未來在各種無線傳輸技術興起後，應用需求將更加寬廣。
根據工研院IEK的數據顯示，全球手機用RF IC的市場產值，2006年將因3G環境的成熟而突破34億美元，成長率達到最高峰(圖5)。然而由於手機用RF IC在規格及效能的要求，較其他應用領域更為複雜、嚴苛，目前市場仍舊掌握在國際大廠手中，台灣廠商雖然在技術上可以達成，卻仍僅止於少數2、3家廠商具有開發能力，與國際大廠比起來，台灣整體出貨量還有一大段距離，因此，如何突破現階段瓶頸，尋找最佳打擊位置，將是台灣業者的當務之急。
IEK產業分析師林韋志指出，事實上，台灣RF IC業者在手機與WLAN的RF研發技術上已有足夠能力，至於產量能否增加，則須視市場開發情形與元件良率來決定。以2004年手機與WLAN使用的RF 整體出貨量來看，目前約在3、4百萬顆左右，比去年成長了3、4倍之多。相關廠商對於明年在晶片技術及市場開發均充滿信心，預估整體出貨量將可望向上成長。
由於未來手機市場仍將是帶動RF成長的重要應用，林韋志分析，台灣業者可以從兩個角度切入較有利基，一是進軍大陸的手機市場，由於大陸目前手機製造的生態，多是委由手機系統設計公司來完成，這些公司會提供手機的Total Solution給大陸本土的手機製造廠。加上大陸目前的手機需求，多數還是以低階手機為主，這類型手機多以成本為考量，因此台灣RF業者就可在價格上切入，透過提供給大陸手機系統設計公司RF相關元件並提供技術上的支援，一旦產品的解決方案被採用，就可以有零組件的出貨。
另一方面是切入台灣的ODM市場，業者只要能提供與大廠一樣的腳位設計並提供微調技術，就可提升ODM廠設計時的採用比率。他進一步指出，RF業者除了要能達到客戶對技術規格的要求外，在等待RF認證的同時，也要與製造業者併肩作戰，進行Design In的工作，以便掌握客戶需求，提供更完整的參考設計及解決方案。