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，目前已經(jīng)有LTE網(wǎng)絡正式商用,。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,，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,、關鍵元器件技術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的技術正在成熟,這樣手機的射頻前端結構會被簡化,，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)絡技術路線其實高下已分，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,、設備供應商等都在加強力量部署4G，明年將會有更多相關的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,。并且我們的策略是與4G芯片提供商一起合作進行參考設計,，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)導致器件繁復,，進一步縮小尺寸十分重要,。PA的集成方式有多種，包括半導體制程工藝級的集成,、封裝級別的集成,、多頻多模PA設計、PA與開關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，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構會被簡化,，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、短距離無線技術領域會有優(yōu)勢,，但在3G和4G技術領域,，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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