〈分析〉嗅商機！ 5G世代射頻的三大轉變

進入 5G 世代，新的通訊系統帶來一系列電子元件新變革。在射頻產業中，將出現三大重要轉變：

• 第一：工藝轉向 GaAs/GaN/SOI 發展；
• 第二：濾波器由 SAW 朝 BAW 發展，且陶瓷介質躍居主流；
• 第三：前端模組化程度日益複雜。

改變一：GaAs、GaN、SOI 工藝成主流

由於 5G 頻譜升級帶來射頻零組件材料和工藝均有所轉變。傳統的射頻工藝以 LDMOS、SiGe、GaAs 為主，未來 GaN、SOI 等工藝將漸漸成為主流。

以功率放大器（PA）來看，3G 與 4G 世代主要有平面二次擴散之金氧半場效電晶體（LDMOS）PA 和砷化鎵（GaAs）PA 兩種，其中，GaAs PA 漸漸受到市場歡迎。

GaAs 有著高耐壓、高功率，及縱向電流等特性，因此適合於 PA 應用，在 4G 世代的高階智慧手機領域，GaAs PA 晶片有著不可撼動的地位。此外，在基地台產業中，GaN 則有慢慢取代 LDMOS 的趨勢，成為基地台 PA 的主流技術。

而在天線開關 / LNA 方面，傳統是以 GaAs 技術為主，隨著進入 5G 世代，RF-SOI 技術則浮上檯面。與 GaAs 相比，RF-SOI 具有相同的性能及功耗，但可節省成本 30% 與 50% 的實體面積，因此更受市場喜愛。

RF-SOI 技術自 2010 年開始應用後，已幾乎 100% 使用於智慧手機上，且有機會從射頻開關向 PA、LNA 等零組件滲透。

改變二：濾波器由 SAW 轉向 BAW，陶瓷介質漸成主流

濾波器主要是對訊號頻率進行選擇和控制，抑止不需要的訊號，解決不同頻段、不同形式通信系統之間訊號干擾問題，提高通訊品質。

在 3G、4G 時代，金屬同軸腔體濾波器憑藉結構牢固、性能穩定、散熱性好，且較低的成本，成為基地台首選。但由於電信頻譜資源有限，隨著行動通訊網路的蓬勃發展，商用無線頻段非常密集，導致出現系統相容問題。

而進入 5G Massive MIMO 世代，對於濾波器的小型化、輕質化、整合性、性能穩定度等方面有更高需求。因此陶瓷介質濾波器以更小損耗，小尺寸等優勢，成為基地站濾波器主流。

至於手機市場，過去聲表面濾波器（SAW）技術一直為市場主流，其體積小、性能穩定、使用方便。不過存在著工作頻率不高、插入損耗較大、功率容量較低等缺點。

到了 5G 世代，在 Sub-6GHz 頻段下，SAW 已無法適用，取得代之的則是體聲波濾波器 (BAW)，其最大可以工作到 20GHz，功率接近 40dBm(10W)，具有對溫度變化不敏感，插入損耗小，適用於高頻率場景，缺點就是成本較高。

改變三：前端模組化程度日益複雜

隨著通信規格升級，頻段變多，每高一階的通信技術都要向下相容，導致射頻元件既多且複雜，同時要順應增加電池容量趨勢，使得 PCB 板面積被壓縮，因此射頻前端模組化是必然趨勢。

模組化的優勢在於，可使前端模組降低對 PCB 面積的占用，這對於寸土寸金的手機內部極為重要。此外，若各元件分立再搭建需要結合複雜電路整合，難保量產後產品的一致性，而模組化可將電路內化，可靠性更高。

最後就是模組化可縮短研發週期，使廠商能更快地推出新產品。如 Qorvo、Skyworks，及高通都推出把多個射頻零組件封裝在一起的 SiP 封裝產品。

根據 Yole 的預測，智慧手機射頻前端市場將在 2023 年達到 352 億美元，年複合成長率 14%。細分來看，射頻內部零組件成長速度不一，其中比重最大的濾波器預計將以 19% 的年複合成長率增長，從 2017 到 2023 年幾乎成長 3 倍；另一個 LNA 零組件則是將以 16% 的年複合成長率成長。

併購築起產業進入高牆

射頻前端走向整合，也帶動一波併購熱潮。自 2014 年以來，國際大廠進行了一系列布局，來強化自身射頻晶片的地位。而這些布局主要分成三個方向:

• 第一：基頻晶片廠與射頻晶片廠的整合，提供基頻和射頻一體化解決方案，如高通與 TDK 設立 RF360 研發射頻部分。
• 第二：射頻晶片廠收購濾波器廠，最具代表為 skyworks 收購 Panasonic 的射頻部門。
• 第三：大廠間的聯合與整合，提供射頻終端的整體解決能力，典型例子就是 2014 年 RFMD 與 Triquint 合併成立 Qorvo；2014 年 Murata 併購 Peregrine，強化射頻前端的研發能力。

而這些國際大廠透過一系列整合，進一步拉高射頻前端產業門檻，給後來競爭者帶來很大的產業進入障礙。