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搶搭RF MEMS LTE手機天線效能/尺寸大突破

文‧黃耀瑋 發布日期:2013/04/18 關鍵字:射頻微機電RF MEMSAntenna Frequency TuningPhabletCavendish KineticsTunable Impedance Matching

射頻微機電(RF MEMS)今年將大舉進駐高階LTE手機。多頻多模4G手機現階段最多須支援十五個以上頻段,引發內部RF天線尺寸與功耗過大問題;為此,一線手機廠已計畫擴大導入RF MEMS元件,透過天線頻率調整(Antenna Frequency Tuning)等新技術,降低天線數量、尺寸,並增強訊號接收效能與頻寬。

Cavendish Kinetics總裁暨執行長Dennis Yost認為,RF MEMS係未來5~10年手機設計中的關鍵技術,已吸引不少元件供應商、手機廠加緊投入研發。
Cavendish Kinetics總裁暨執行長Dennis Yost表示,隨著智慧型手機持續擴增支援頻段,如何維持RF天線性能,且不影響系統占位空間與功耗表現,已成為RF元件和手機廠的產品發展重點,因而帶動新一波RF技術革命,給予能同時兼顧尺寸和效能的RF MEMS方案崛起契機。

Yost透露,內建RF MEMS的LTE手機可望於今年夏天競相出籠,目前RF MEMS元件供應商Cavendish Kinetics正與多家手機業者緊密合作,初期將鎖定高階LTE多頻多模手機應用,待逐步達到量產經濟規模後,再往下朝中低階手機市場紮根,讓RF MEMS成為新一代手機標配。

RF MEMS基於機械式諧振結構,只要改變內部隔板(Plate)距離就能使電容流量產生變化,可免除外部電容與開關(Switch)等零組件,減輕天線總體功耗與體積;此外,其具備可編程功能,有助簡化RF前端模組(FEM)設計,並實現天線頻率調整、可調式阻抗匹配(Tunable Impedance Matching)等控制方案,對增強訊號接收效能、頻寬及減少天線數量也大有幫助。由於RF MEMS優勢顯著,因此近來已有不少手機廠研擬改搭此方案,以全面改善傳統RF天線的功能缺失。

值得注意的是,高通(Qualcomm)、聯發科等應用處理器大廠近來也積極強化RF方案,前者更率先推出業界首款互補式金屬氧化物半導體(CMOS)功率放大器(PA),大幅改善RF效能與成本,引發RF MEMS市場擴展速度將放緩的疑慮;然而,Cavendish Kinetics行銷與業務發展執行副總裁Larry Morrell解釋,處理器業者的RF方案僅對處理器端的訊號增強與雜訊消除有益,對優化RF天線尺寸與傳輸功耗的效果有限,因此RF MEMS仍將是推動LTE多頻多模手機設計成形的關鍵角色。

Morrell補充,手機廠對換料的評估通常較慎重,以免增加投資風險,但實際上RF MEMS因減少周邊零組件用量,整體物料清單(BOM)成本反而比傳統RF設計更優異,且在各種LTE頻段中平均能提高35%傳輸效率,勢將大舉攻占LTE、LTE-Advanced多頻多模手機RF應用版圖。

Yost更強調,2014~2016年,RF MEMS技術將再度躍進,包括RF前端模組的功率放大器、濾波器(Filter)和雙工器(Duplexer)均可動態調整,進而達成更高效率;另外,由於RF MEMS相容CMOS製程並支援數位介面,未來亦可望與邏輯晶片進一步結合,實現更高整合度的手機系統解決方案。

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