據(jù)了解，全球?qū)⒂谐^74家運營商表示將計劃部署LTE網(wǎng)絡(luò)，目前已經(jīng)有LTE網(wǎng)絡(luò)正式商用。而中國電信和日本的NTTDoCoMo以及美國的VerizonWireless也計劃將在2010年年末部署LTE的商用服務(wù)，今年下半年中移動將啟動在三個城市各建100座TD-LTE基站的試驗規(guī)劃。今年不僅是3G網(wǎng)絡(luò)全面發(fā)展的一年，同時也是運營商向4G發(fā)展的新時期，4G時代或?qū)砼R。本報將推出4G手機芯片系列報道，就4G終端芯片產(chǎn)業(yè)鏈、關(guān)鍵元器件技術(shù)趨勢和市場需求等方面進行闡述。
未來手機PA的發(fā)展方向是寬頻多頻多模，目標是可將多個頻段以及制式，通過一顆PA實現(xiàn)。目前寬頻PA的技術(shù)正在成熟,這樣手機的射頻前端結(jié)構(gòu)會被簡化，PA數(shù)量也會減少。
手機出貨量的快速增長推動PA（功率放大器）市場規(guī)模不斷走高，正在加速推進的4G也為PA提供了新的商機和命題，畢竟PA是關(guān)系到手機性能、占位面積和電池壽命的決定性因素。主流供應(yīng)商RFMD、Skyworks、TriQuint、Anadigics等都命系PA市場的發(fā)展，為爭食并不遙遠的4G手機商機，要做到有備而來，獲得最高的效率和線性度的PA或是關(guān)鍵。
提出更高效率和線性度要求
3G時代PA廠商已經(jīng)有所斬獲，對于即將到來的4G時代亦相當樂觀。據(jù)StrategyAnalytics調(diào)查顯示，到2013年全球LTE手機市場就有望達到1.5億部。目前，在LTE和WiMax路線取舍不定的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)路線其實高下已分，LTE擁有最多的支持者，WiMax次之。Anadigics公司CEOMarioRivas表示，LTE在數(shù)據(jù)傳輸方面比WiMax更有優(yōu)勢，未來兩者將會共存，LTE會成未來市場主流。“2011年LTE市場將會起步，運營商、設(shè)備供應(yīng)商等都在加強力量部署4G，明年將會有更多相關(guān)的LTE產(chǎn)品面世。”MarioRivas指出，“我們也將推出支持LTE和WiMax等功能更為強大的PA產(chǎn)品，為面向4G的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。并且我們的策略是與4G芯片提供商一起合作進行參考設(shè)計，為客戶提供更高效的解決方案。”
而致力于開發(fā)新產(chǎn)品，主要包括針對QCOM、IFX、MTK以及STE等主芯片組的全套解決方案的TriQuint公司也躊躇滿志，TriQuint中國區(qū)總經(jīng)理熊挺在接受記者采訪時表示，3G到4G的PA設(shè)計主要圍繞下列方向發(fā)展：一是高效率，提高通話時間，并且要在各個功率等級均提高效率。二是高線性度，滿足系統(tǒng)指標要求，從QPSK/8PSK到QAM到OFDM，線性度要求漸次提高，而如何在此要求下降低功耗以提高效率是最大的挑戰(zhàn)。三是小尺寸，多頻系統(tǒng)導(dǎo)致器件繁復(fù)，進一步縮小尺寸十分重要。PA的集成方式有多種，包括半導(dǎo)體制程工藝級的集成、封裝級別的集成、多頻多模PA設(shè)計、PA與開關(guān)或濾波器的集成等等。此外，在PA性能提升、尺寸縮小和高度集成的同時，通過創(chuàng)新而驅(qū)動成本不斷下降，是市場競爭的必然結(jié)果。MarioRivas表示：“4G的傳輸速率比3G更高，大數(shù)據(jù)量的快速傳輸需要高線性度的保證，對PA的線性度要求更高。”而Anadigics憑借專有的InGaP-Plus技術(shù)，實現(xiàn)了PA的高線性度、高效率、低功率這三大優(yōu)勢，成為其在市場上獲得認可的“通行證”。
寬頻多頻成趨勢
市場上的PA產(chǎn)品包括單頻段、雙頻段和多頻段等系列，基于歷史原因與國家政策，頻譜的制定也體現(xiàn)出不同“特色”。2G時代流行的GSM4頻手機，中國使用900MHz與1.8GHz兩個頻段，美洲則是850MHz與1.9GHz。使用的PA是四頻PA，里面有兩路放大器，一路供850MHz/900MHz使用，另一路為1800MHz/1900MHz使用。為了追求效率，PA都是相對窄頻的，否則就會設(shè)計出一路功率放大器供四個頻段使用。
而因為3G和4G手機的多頻段多模式，一方面需要更多的PA，為PA市場帶來增量。熊挺介紹，WCDMA頻段多見的是5個：BandI2.1GHz、BandⅡ1.9GHz、BandⅣ1.7GHz、BandV850MHz和BandⅧ900MHz，常見的組合有Ⅰ/Ⅷ、Ⅱ/Ⅴ、Ⅰ/Ⅱ/Ⅴ、Ⅰ/Ⅱ/Ⅴ/Ⅷ等等，同時需要向下兼容GSM/EDGE的四個頻段。所以在高端的智能手機中，射頻前端變得極為復(fù)雜，在WCDMAⅠ/Ⅱ/Ⅴ/Ⅷ+GSM/EDGE的情形下需要4顆單頻WCDMA的PA，以及一顆GSM/EDGE的四頻PA。因而目前3G和4G手機PA在頻間共享單一放大器鏈路仍有難度，所以PA的需求將短期走高，對PA市場將有很大的推動作用。另一方面，手機始終要以“成本”說話的產(chǎn)品，因而市場需要寬頻多頻多模PA。寬頻PA的目標是可將上述多個頻段以及制式，通過一顆PA實現(xiàn)。熊挺表示，寬頻PA的方向是內(nèi)部仍需要兩路放大器鏈路，服務(wù)于高頻段(2GHz附近)以及低頻段(1GHz附近)。此外，偏置電路控制電路與傳統(tǒng)放大器等功能可以通過工藝級的集成即HBT和pHEMT的晶圓級集成而實現(xiàn)。這可導(dǎo)致面積的縮小，亦帶來成本的降低。
寬頻PA的出現(xiàn)將引發(fā)PA市場“劇變”。“目前寬頻PA的技術(shù)正在成熟，未來手機PA一定是多模多頻的，這樣手機的射頻前端結(jié)構(gòu)會被簡化，PA數(shù)量也會減少。”熊挺指出。
砷化鎵工藝仍是主流
當前大部分手機PA都是采用砷化鎵(GaAs)雙極晶體管制造的，只有一小部分采用的是CMOS工藝。相比于GaAs，CMOS工藝的優(yōu)勢是低成本、低功耗和高集成度。在基帶、電源管理和射頻等關(guān)鍵芯片相繼被CMOS工藝集成后，將PA與它們集成在一起形成真正意義上的“單芯片手機”，是PACMOS化的革命性意義所在。但問題是一方面目前CMOSPA仍然難以在成本和性能間取得平衡，CMOSPA既達不到砷化鎵PA的性能，成本優(yōu)勢也并非絕對。“CMOS在低頻、短距離無線技術(shù)領(lǐng)域會有優(yōu)勢，但在3G和4G技術(shù)領(lǐng)域，其效率和工藝要求不一定達到其要求，雖然可提高集成度，但放大效率也會降低。”MarioRivas介紹道：“在2G手機等低端應(yīng)用中，因為成本優(yōu)勢，未來CMOSPA的市場份額可能持續(xù)擴大，但在3G和4G等高端應(yīng)用中，砷化鎵PA依然具有顯著的性能優(yōu)勢，它比CMOSPA具有更高的效率和絕緣性以及更低的諧波和接收頻噪音，砷化鎵PA將仍是主流。”另一方面，由于對PA和基帶芯片的性能要求不同，采用的工藝節(jié)點不同，目前來看將它們集成在一起的可能性不大。
目前業(yè)界還認為硅鍺(SiGe)是CMOS發(fā)展階段中的重大進展，也是替換GaAs的可靠方案，但迄今為止它并沒有集低成本、高產(chǎn)量和性能等眾多優(yōu)勢于一身。熊挺表示，由于對線性度、效率以及高頻響應(yīng)的進一步要求，SiGe與GaAs工藝的落后距離不是越追越近，而是進一步拉大。
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