在上一期的文章中，笔者针对移动电话的零组件与基本运作模式做了一番介绍，并且对于通讯领域非常重要的功率放大器组件，在其材料、制程等方面也做了详细的整理，这一期将延续介绍其他重要的射频组件及整合趋势。

表面声波滤波器作用

高频滤波器是重要通讯用零组件之一，其中以SAW滤波器为主要零组件。表面声波组件(SAW Filter)包括SAW滤波器、SAW共振器(Resonator)、SAW双工器(Duplexer)，SAW滤波器与其他滤波器功用相同，都是过滤噪声只让特定频率讯号通过的零组件。基本上表面声波滤波器是一个带通滤波器(Band Pass Filter;BPF)，其原理是运用在基板表面压电振动方式传送电磁波，如同地震时在地表传送波形。

SAW基板的表面非常薄，因此可以产生高频，而SAW滤波器的功能就是只让特定频率(波长)范围的讯号通过，并过滤掉频率范围之外的声波噪声，以确保行动通讯作业的稳定性。因SAW滤波器的高频性能优异、尺寸较小、价格合理、高衰减量、低插入损失率及高耐电性，如此性能及价格上的相对优势，在讲求轻薄短小的行动通讯产品上备受采用，其中在手机的RF及IF单元普遍被应用。

其中插入损失率是用以量化评估一个RF讯号通过系统时的吸收率。当讯号通过系统中的零组件时，讯号的部份会被吸收或反射，无论哪种情形发生其结果都是相同的－就是输出讯号不如输入讯号。当一个讯号被反射时，因为部份讯号被反射离开零组件，只有部份讯号能够通过零组件。插入损失衡量包括被吸收或反射能量，就定义上来说，插入损失以输出能量的水平除以输入能量的水平。若一个零组件没有产生插入损失，则其插入损失值为1.0。插入损失值仅应用在被动组件上，因为只有被动组件会减低功率讯号。亦可用dB值来计算插入损失，亦即将输入功率dBm减去输出插入损失功率dBm。若输入功率40瓦(相当于16 dBm)，减去输出功率8瓦(相对dBm值8)，则插入损失为7dB。

各类高频滤波器

SAW的制程可以和砷化镓的制程共享，分担设备成本。且SAW制程的Cycle-time很短，不像HBT那么久，从试产到量产大概只要2~3个月。目前除了SAW滤波器之外，还有非常多种的高频滤波器，且具有不同的特色，运用地方也不同，以下是各高频滤波器的分析：

1.陶瓷滤波器：

陶瓷滤波器在高频滤波器的市场占有率仅次于SAW滤波器，于手机及无线电话、呼叫器等产品上广泛被采用。在手机上一般是做为IF单元的第二滤波器，用以提供基频IC优质的声音频号。

2.石英滤波器：

石英滤波器所能对应的频率范围，比SAW滤波器低得多，因二氧化硅基板所能产生的频率较低，加上通过带域的幅度较小，限制石英滤波器在手机的应用范围。因此在手机市场的成长性不是很大，但石英滤波器在数字相机、及可携式信息终端产品的需求亦不容忽视。手机的IF用滤波器，已从高价的石英滤波器(Monolithic Crystal Filter;MCF)转到较易量产、价格便宜的表面声波滤波器。目前亦有日本厂商积极开发在温度特性与小型化的特性上，更为优异的高频基本波石英滤波器(High Frequency Fundamental MCF)，将来至少在简易式移动电话(PHS)产品，对表面声波滤波器目前的领导地位带来挑战。

IF单元所用到SAW滤波器，可能会被性能更优异的高频石英滤波器所替代，或是朝免IF用滤波器的设计发展。而RF单元方面，亦有厂商试图以更低廉的其他种类低通滤波器，替代其中一颗SAW滤波器。

3.介质(诱电体)滤波器：

因其耐电力特性，在PHS、PDC、DECT等规格产品外，亦开发W-CDMA用的介质滤波器、3.4 GHz以上无线局域网络(WLL)、2.4 GHz蓝芽(Bluetooth)。介质(诱电体)滤波器的用途不限于手机，无线通信产品是扩大介质滤波器的一大动力。介质(诱电体)滤波器因体积小型化进展缓慢，市场成长不如SAW滤波器，因体积不易缩小。未来将转朝卫星定位系统等对体积大小要求较低的通讯产品市场发展。

在小型化的发展上，已有厂商开发出积层介质滤波器，面积仅为2.5mm×2.0mm，在业界中属于极小型化的产品。材料技术与新积层结构是达到小型化与高性能兼顾的原因。

4.芯片型积层LC滤波器：

芯片型积层LC滤波器采用低温陶瓷共烧(Low Temperature Cofired Ceramic)技术，在生胚薄片与低温共烧陶瓷薄片上，以厚膜印刷方式将电容及电感等组件共同烧结成一多层芯片型滤波器。芯片型LC滤波器具有小型、轻量、低厚度的特色，也适合大量生产，价格下降有空间。目前用于手机等产品的带通滤波器上及次世代CDMA手机的第二IF滤波器。(表一)是各类滤波器特色上的比较表。

《表一 各类滤波器特色的比较》

表面声波滤波器设计趋势

表面声波滤波器依用途可分为RF用、IF用二大类。其中，RF用又分为收讯(Rx)与送讯(Tx)用，每台手机所用的SAW滤波器颗数约3～6颗(平均约4颗出头)，其中在多频、多模以及CDMA型手机的需求颗数，比传统单频、GSM型手机来得多。手机之外，基地台、无线电话、呼叫器、卫星讯号接收器、电视、录放机等家电产品，也会用到SAW滤波器。

单频手机在射频(RF)部份依设计的不同，需要2～3颗SAW滤波器、中频(IF)需要1颗SAW滤波器，合计约用到3～4个表面声波滤波器，双频或双模手机目前则需要5颗以上SAW滤波器，原因是双频或双模手机的RF单元，依频率或模式种类分成两部份，因此RF单元需要双倍的SAW滤波器，3频手机则需要单频机种的3倍之多。至于CDMA手机因零组件简化进展稍慢，目前亦需要5颗以上SAW滤波器。为因应多频／多模的趋势，厂商将多颗不同频率范围表面声波滤波器封装在一起以降低所占体积、制程复杂度及封装成本。

未来在IMT-2000(International Mobile Telecommunications 2000)等高频化(2GHz)的高速通讯环境下，表面声波滤波器生产技术也必须做相对应的提高；未来需采用0.35微米以下制程，方能达到市场的需要，小型化(RF用目前最小为2.5mm×2.0mm×1.0mm)及高耐电化是重要的课题。

移动电话内部整合趋势

移动电话之轻薄短小仍是发展的趋势，整合型被动组件、复合组件、单芯片通讯模块等概念，已在市场成为新的发展方向。为达到压缩零组件所占空间、避免电磁波干扰(EMI)问题及PA会因为高频产生高温(可利用以下整合性被动零组件技术，即将IC与几个被动组件封装一起)，唯有选择正确的电路构装方式或具有模块化技术，才能达到模块小型化的目标。由于移动电话重量及厚度的下降，相关的零组件无论在重量、体积、性能都要做相当的提升，未来移动电话用的印刷电路板仍朝更轻、更小的高密度方向发展，且每台手机上将来用到的IC数目会比现在少很多。

目前已有厂商研发积层式树脂材料基板，兼具降低产品成本与小型化的特色。以树脂加上介质及磁性物质混合成基板材料，与多层陶瓷基板堆栈组件技术相比，在材料方面成本似乎较为低廉，良率也较高。若采用树脂方式时，可以将不同介电率的树脂堆栈在一起，此应用性更为广泛。

在整合性模块技术方面，目前有几种作法，包括目前一般的印刷电路板、增层式印刷电路板以及模块(Module)基板等方式。现在模块(Module)基板常使用有三种材质：陶瓷、LTCC(低温共烧)、Laminate(塑料薄板)。其整合性模块技术的发展来看，目前以低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Cofired Ceramics;LTCC)、整合性被动零组件技术(Integrated Passive Component;IPC)及增层式印刷电路板的薄膜技术(Thin Film)等方式。

1.低温共烧陶瓷技术(LTCC)：

LTCC是以类似印刷涂布的方式，将零组件埋入堆栈层中，并在摄氏约900度的环境中烧结，整合成功能性模块的厚膜技术；由于具3度空间的发展优势，所以在价格及小型化上具有竞争优势。但因3度空间在烧结时收缩的程度不一，加上仍以堆栈的方式制成，因此易使电器特性变量增加，相对使技术门坎提高；加上其须配合下游业者的共同设计导入，针对不同的模块将有不同的参数设定，因此业者欲发展LTCC技术，须建立庞大的数据库提供Know How，良率才得以监控及提升，因此须长期经验的累积才行。以目前的发展情形来看，LTCC基板是各种基板中最能达到小型化目标者，可望带动芯片型积层LC滤波器的市场需求。

2.整合性被动零组件(IPC)：

而在IPC部份，其原理是在玻璃、陶瓷或塑料等基板的材质上整合三大被动组件，在搭配晶圆的设计而发展出来的模块，由于不做多层次的发展，因此复杂度较低，所以仅能做为小型及功能简单化的积体模块，虽然整合程度不如薄膜或LTCC高，却仍有一定的市场存在。

为了避免电磁波干扰(EMI)问题，采用电磁干扰对策零件如电磁波吸收片、Ferrite Sheet或EMI过滤器(EMI Filter)等产品的重要性，随着移动电话的高密度、高性能化而彰显，在容积100c.c.以下的空间中，数字电路放射出的电磁波，会降低高频通信功能的感应度，未来在可传收动画的W-CDMA等新型移动电话上，此一情况更容易发生。电磁波吸收片的基本要求是对1GHz的电磁波，有良好的吸收率，当然厚度也是尽量越薄越好。EMI过滤器则是采预防的途径，防止电磁噪声的发生。目前在移动电话上的应用还不普遍，主要原因是成本较高。

基于成本此技术可解决EMI及PA产生高温的问题，可将RF单元模块化，将线圈、电阻、电容、电感等所有构成RF电路的被动组件，全数构装在多层陶瓷基板或树脂(有机高分子材料)整合在基板之内，其中IC、SAW Filter及不能放入基板中的大容量电容等，则构装在基板的表面，形成单一芯片的RF模块。采用此种方法的RF模块，因为会受到电磁噪声影响的零件都在基板中，将可彻底EMI问题。此种将被动组件层积而让电路密度提升的技术，又称为「多层陶瓷基板堆栈组件技术」。

PA会因为高频而产生高温，所以PA封装材料，目前以单层陶瓷及塑料材料为主，由于小型化及散热的考虑，未来陶瓷封装材料将成主流。而以往在移动电话PA部份都是用Discrete(分离式组件)方式，但很难调(Tune)，尤其在高频时会有组装问题，所以利用模块(Module)的好处在IC公司已经为下游系统客户解决了部份的兼容问题，且模块(Module)会让产品尺寸小，设计时间短，也省成本，但目前手机上仍仅有7成左右用模块(Module)，其它仍有很多是用Discrete方式。PA Module组装的关键技术在于PA Module没有标准，必须配合IC公司的设计，形状包装多样，甚至测试程序也非常不同。

3.薄膜技术(Thin Film)：

以增层式制造的印刷电路板，大致可分成采薄膜技术的薄膜型增层板，以及采厚膜技术全层导通型的增层板。全层导通型的增层板技术具有易于量产、易设计、良率高的优点。采用薄膜技术的增层式电路板其电路线宽／线距皆优于全层导通型的增层板技术的增层式电路板。

薄膜技术不同于印刷堆栈方式，是以真空溅镀、电浆技术或蚀刻的方式制成，因此在成本上相对也较昂贵；未来在功能类似的产品价格上，薄膜与LTCC谁占优势，应还是个未定数。目前薄膜型基板定位在高附加价值产品，主要用于高性能计算机主机及部份产业机器，但全层导通型增层式基板可用在移动电话、录放机、PC、电视机等可大量生产的产品。厂商已将目光投注在功能要求更高的W-CDMA型移动电话，由于电路复杂度更高，需要更高密度的印刷电路板技术，可能会扭转目前全层导通型增层板市场的情势。

通讯组件之整合

最后将通讯组件做整合的工作，射频及中频部分是移动电话的被动组件与分离组件最多的地方，是成本最低但数目最众多的一群；而数字IC大部分为基频使用的ASIC，则是芯片整合做得最彻底、单价也最高的部分。虽然顾到了体积缩小目的，但一不小心就会提高零组件成本。于是在射频部分还有许多研发与进步的空间，无论是IBM以SiGe取代硅的BiCMOS制程、SOI(Silicon on Insulator)或芯片的整合、制程的进步等，都是希望提供更微小又价廉的射频模块的机会。

其中基频部分可望将数字和模拟各整合成一颗，分别COMS和BiCOMS使用和制程；RF/IF部分原则上是用芯片的材质来区分，前端(Front end)部分和功率放大器可望以砷化镓(GaAs)的技术整合成一颗；其他如电流控制震荡器(VOC)、滤波器、合成器等，则可能以BiCOMS制程整合。COMS的技术以可以解决高频线路干扰的问题，加上成本较低与技术领先的优势，CMOS可望取代RF模块与基频中的BiCMOS制程，同时将RF模块前端之外的部分和基频部分，各整合成一颗芯片。

将RF前端整合成一片CMOS芯片，一方面降低成本，另一方面也可以将体积大幅缩小。RF前端主要组件包括4部分，即RF Selection Filter、低噪声放大器(LNA)、Image Rejection Filter和混频器(Mixer)。除了RF Selection Filter以外，此研究将后三者整合在一片COMS芯片中，体积较原本LNA还要小。将来手机天线收到的RF讯号，将可直接转成基频(Baseband)讯号，此一跳过中频作业的技术是为直接转换(Direct Converting)技术。故若此技术渐趋实用化以后，中频用的滤波器有可能就不需要了。 @大標:结语及未来产望发展

未来将移动电话内部结构整合在一起，其整合的趋势不但能降低零组件的制造成本、缩小产品尺寸，同时零组件的简单化，可使得制造过程大幅度的简化。此时将零散的被动组件整合入芯片之后，系统测试与侦测的工作也将单纯许多，整合系统的可靠度也相对的增加。

因应未来第三代无线通信发展及可携式电子产品小型化的需求，朝向更轻、更容易携带、低耗电、长时间通话等基本功能再提升，必要时再增加上网撷取数据、电子邮件，甚至彩色动画呈现需高画质、降低面板重量，以及降低生产成本等几个项目的功能。