射頻電路元件應用在行動電話等各式無線通訊設備上，成本與性能是重要的考量，體積的微小化與採用的方便性更是元件製造商發展重點。因此，為使所研發的產品更符合市場趨勢與需求，射頻元件製造商紛紛朝向更高整合度與集積度邁進，藉以提供下游廠商更佳的採用便利性，在如此要求下，射頻電路的IC化(SoC)與模組化已然形成兩大勢力分頭前進。

射頻電路模組化

目前在市場上暫時取得優勢的模組化陣營，擁有各式不同的射頻電路模組化技術，其中以整合多顆晶片的多晶片模組(Multi-Chip-Modules︰MCMs)最受歡迎，由於可整合不同製程元件與被動元件於同一模組，將多個裸片固定在同一個基板上，距離相近，可減少互連延遲；且經由電路設計可連帶解決匹配問題，大大減低系統商採用的複雜度。因此在一些射頻應用領域，如功率放大器(PA)電路，已由早先採用的MMIC獨立元件走向整合多頻應用、附加匹配功能的多晶片模組(MCMs)所取代。

模組化所形成的風潮除PA外，更吹向其他射頻電路。目前以整個射頻前端(RF Front-End)為主要的模組化對象，進一步將模組化的概念由單一電路功能整合被動元件，提升到完成次系統功能層級的超模組(Super Modules)型式。

超模組(Super Modules)型式並非全新的構想，只是新近產品整合的功能日多，已非原先一般認知的模組所能涵蓋，所以陸續有業者推出此類產品，便暫以此名詞稱呼。

目前業界所推出的高度整合射頻模組，以Anadigics於去年12月所推出的PowerPlexer(tm)最具代表性，這顆支援GPRS class 12的 dual-band (GSM/DCS) 射頻模組，將兩顆InGaP HBT 製程的功率放大器PA Die、GaAs pHEMT 製程的multi-throw Antenna Switch、CMOS製程的控制器以及被動元件整合於單一模組中，以方便系統業者採用，並有效減少射頻系統的元件使用數，縮短手機開發時間。

《圖一　PowerPlexer(tm) 整合功能示意圖》 資料來源:Source︰Anadigics (2002/1)

在模組的封裝部分，常採用低溫共燒陶瓷(LTCC)或者其他低成本高性能的基板(如PCB substrate)於模組封裝，由於模組整合多種製程的元件，只要一個元件失效，整個基板良好的元件都浪費掉，因此在封裝上，良率的控制一直困擾著業者。雖然國外IDM大廠不時提出模組良率提昇的改善狀況，但實則仍有很大改善的必要與發展空間。

裸片測試技術的進步與基板性能的提昇將有助於良率的改善，國內封裝測試業者專注於專業分工與良率的提昇上，業者與國外大廠的合作可望進一步加強，而產品的應用領域也由行動電話擴大到Wireless LAN等應用。

模組化是簡化射頻電路理想的發展方向，甚至隨著後續的覆晶晶片封裝(FCP) 技術的發展，模組業者更將雄心指向系統級封裝(System in Package︰SiP)，進一步爭奪SoC的市場。射頻電路由於特性不同，主要元件如PA多採GaAs HBT製程，Switch則多採pHEMT製程，其他射頻元件則有BiCMOS與SiGe等製程。多種製程的確不容易以單一製程的SoC來完成。

就成本與性能上，模組都具有很高的競爭力，也因此在射頻電路上，模組廣受歡迎，模組業者的規劃佈局不再有短線心態，已指向未來長遠的發展與競爭。

射頻電路IC化

另一方面，射頻電路IC化的發展狀況又如何呢？

射頻電路IC化指的是將不同元件的功能藉由半導體製程整合於同一顆IC上，其長遠的發展是朝向系統單晶片SoC，可將多數的元件整合於單一IC之中，甚至是一些必要的被動元件；但射頻電路發展SoC的關鍵還在於半導體製程的進步上，整合的半導體製程必須能同時提供良好的高頻特性、低功耗、低成本，比一般電路的SoC更需考慮半導體特性。

近年來半導體工藝的進步，已在射頻的應用上陸續獲得進展，較令人注意的如SiGe製程的發展，已有如TriQuint與Atmel於去年10月共同推出SiGe PA(應用於CDMA手機)與其他RF 元件(如Transmitter)，皆採用SiGe 製程，製程的突破宛如黑暗中一線曙光，為射頻電路IC化帶來新希望。

實際將射頻電路的整合落實於IC元件上的，當屬近來叱乍風雲的Wireless LAN晶片業者Atheros最引人矚目。Atheros的802.11a系統解決方案，採用兩顆0.25μm 全CMOS IC，其中的射頻IC AR5110又稱RoC (Radio-on-a-Chip) Transceiver，該元件最大特色為其Transceiver晶片整合了PA， 此PA不但採用CMOS製程來製作，而且更整合於IC元件中，是相當突破的創舉。這顆高度整合的射頻晶片同時也整合了原本獨立的LNA、頻率合成器、偏壓控制器等元件於單一晶片，不需要外加的VCO、PLL、SAW等元件。

AR5000系列晶片的推出震撼了業界，在802.11a 5GHz頻段的應用、高速的54Mbps傳輸速率要求下，卻能採用便宜的All CMOS製程來製造，而且更能將PA等射頻元件整合成單顆9mm x 9mm 的IC。半導體製程技術獲得突破，商用化產品也接著推出，由此發展來看，射頻電路IC化的環境已漸趨成熟，未來若能在行動電話上也有突破，整個射頻產業將產生巨大的變動。

《圖二　高度整合的射頻IC- Atheros的RoC晶片AR5110》 資料來源:Source︰Atheros (2001)

在令人關注的行動電話射頻電路整合發展上，也從整合被動元件上展開，例如Motorola半導體部門(SPS)在去年12月推出的GSM/GPRS四頻功率放大器模組MMM5062，該元件以E-mode pHEMT 製程製作，同時不需外加的被動元件。該元件雖稱「模組」，但實際最大特色在於其所稱的HIIPA(High Impedance Integrated Power Amplifier)。

HIIPA改變了傳統上需要另加50 ohm阻抗於同一PCB substrate上的PA Module設計習慣，直接以半導體製程整合所需的被動元件，HIIPA將電容整合於die上，並利用不同長度的wire bonds實現電感的功能。此外，Motorola 的SiGe:C製程也正是朝向整合主、被動元件於單一晶片之上的好方法；製程的進步，也使得行動電話射頻電路的IC化持續向前邁進。

全球射頻晶片大廠的元件整合發展方向

射頻電路整合過程中，模組化可視為過渡期間必然出現的整合技術，但長遠的發展方向，SoC仍被多數人視為最終的目標。然而，模組業者可不這麼認為。他們認為，談整合，半導體製程不會在這幾年內得到重大突破，模組商仍將享有此期間的主流市場；放眼未來，隨著模組技術(如SiP)的進步，模組業者更是挺起胸膛，大有正面迎戰SoC陣營的信心，同時也擘畫出未來發展的roadmap，拉大格局，一如「隆中對」裏，孔明洞見天下大勢，大膽提出三分天下的未來遠景。

另一方面，射頻特性的複雜度與元件製程的不同，的確讓單晶片的發展處於相對劣勢之中。雖然製程的進步或許可如神兵利器，壓縮模組廠商的生存空間，但晶片業者也不敢一意孤行，畢竟新製程的成功仍需整個產業環境的成熟才可，要獲取市場仍需模組商來配合。

結論

未來射頻到底是 SoC還是SiP主導市場呢？性能和價格將是決定的重點。可以觀察到的是，現階段原本提供MMIC型式的晶片業者已紛紛因應市場需求推出模組產品，並提高出貨比重；而晶片商結合模組製造商的專業封裝能力，也創造了互利雙贏的空間。射頻電路SoC還是SiP，是企業發展的長遠課題；但要如何抓住市場需求？異業共同合作，才是業者現實考量的首要重點。

多數台灣射頻業者選擇在近年跨入射頻產業，不時面臨技術變革與產業環境的迅速變化挑戰；唯有掌握市場趨勢，才不至在短暫的成功中埋下失敗的種子，也才能使台灣的射頻產業走的更遠更踏實。