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搶攻5G小基站商機 工研院發表射頻晶片原型

文‧陳妤瑄 發布日期:2017/08/08 關鍵字:PicocellFemtocell射頻前端功率放大器

在4G與未來的5G行動通訊系統,高密度布建的小型基站已被視為提升頻譜資源利用率、實現異質網路無縫連接的一大解方,相關的關鍵射頻元件的市場潛力十分可觀。工研院資通所為協助台灣通訊上游元件產業掌握小型基站商機,於近期發布小型基站功率放大器晶片封裝模組原型。

此一小型基站功率放大器晶片與模組原型,目前於4G LTE 2.5~2.7GHz (Band-41)上運作,並符合Picocell規格(27dBm, ACLR>47dBc)。該技術的開發,主要以提升線性度與效率為指標,其先整合了SMD被動元件於SiP封裝模組,最後則整合於小型基站進行訊號傳輸。

工研院資通所無線新應用射頻技術部技術經理陳正中表示,目前6GHz以下的頻譜,主要會從傳統的2GHz,慢慢延伸到3GHz~5GHz,而3.5GHz目前是相當多國家首先展開部署的一個5G頻段,而因通道的頻寬已大幅提升,從過去的20MHz提升到5G 6GHz頻段以下的200MHz,若是到毫米波頻段的話,則是將達400MHz,這對射頻元件來說,是一大挑戰。

陳正中進一步分析,這樣的頻寬提升,將讓功率放大器的線性度設計變得非常困難,而這些挑戰往往在過去是大型基地台才會碰到的。像是如今在提供給小型基地台使用的功率放大器中,輸出功率不超過1W,其若要需求記憶體裸晶(Memory Die)的話,是很不容易的,勢必得運用到數位預失真技術(Digital Pre-Distortion, DPD)來處理。

小型基地台是增加覆蓋率和頻譜利用率的重要技術,而射頻前端元件與模組則是非常關鍵的區塊,因其主導了系統的訊號品質、發射距離與接收的敏感度。以半導體的整體供應鏈來看,射頻前端的晶片,在整個通訊系統的比例是相當重的。

根據Mobile Experts的預估,小型基地台的功率放大器(PA)與收發器(Transceiver)的產值,在2019年將占有小型基地台半導體元件產值的16%。對此,陳正中指出,當基站的功率越高,其比例亦會更高。

然而,如今小型基地台的功率放大器,由Skyworks在Femtocell擁有全球最大的市占。由於行動通訊之射頻前端元件與製程相依存性高,市場大多由國際整合元件製造商(IDM)占有。

陳正中指出,不過,台灣相關晶片廠商現正藉由Fabless+Foundry合作模式逐漸進入市場,但因基站射頻元件規格與門檻較高,因此目前由工研院先行投入,接下來將與台灣射頻晶片廠商展開合作,開發下一代基站射頻功率放大器,並使其先期進入國際晶片大廠的5G解決方案的參考設計。

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