可攜式消費性電子產品多功能匯流持續擴張，整合娛樂與無線網路等功能已成為重要趨勢。例如手機早期僅有撥打電話功能，如今已漸漸發展為同時具備MP3、數位相機、Game等附加功能；此外也漸漸擴充了Bluetooth、Wi-Fi、GPS及Digital TV等無線通訊功能，使手機從通訊聯絡產品，擴大應用為隨身多功及多媒體娛樂消費性電子產品。

綜觀整體多媒體消費性電子產品的發展趨勢，隨著無線通訊技術興起、產品與服務內容朝向IP化後，數位匯流趨勢將激勵多元應用服務興起，並帶動產品設計趨向「輕、薄、短、小」及多功能整合。無線整合型模組Module IC的設計正符合這樣的市場需求，不只能為終端手持式系統廠商縮短開發時程、提供客制化解決方案，更可大大地節省電路板空間，對空間錙銖必較的終端手持式系統廠商們，提供更好的設計方案。一般而言，使用Module IC後的空間利用率，將可提升20％～40％。

《圖一　可攜式產品與無線整合型模組Module IC的應用關係》

無線整合型模組Module IC產品規劃

無線整合型模組Module IC的開發初期，首重市場調查的深度。尋求市場所需的產品功能，需仰賴產品經理與業務開發人員根據市場的需求來定義產品走向。主要晶片的選擇往往決定了設計複雜度以及開發時間，選擇最有競爭力的晶片才更能縮短Module IC的開發時程。晶片選定之後，接續工作將是定義規格、介面，尺寸大小、工作電壓、腳位等。

當研發人員在設計電路前，電路系統功能圖（如圖二所示）非常重要。功能圖規劃了無線模組晶片走線，並且可以讓設計者清楚地知道每個重要零件之間的相關性。一個詳細的功能圖不僅可以節省電路設計者電路拉線的時間，並且能夠根據功能圖判斷設計是否符合邏輯。有經驗的無線Module IC廠商，會根據產品經理所提出的功能需求去決定無線Module IC的設計方向，以及內含的關鍵零組件。展開功能圖，經過多方確認之後，才開始執行電路圖的繪製。

《圖二　Bluetooth+802.11b/g整合型無線Module IC功能圖》

Module IC基板選擇

無線整合型晶片模組Module IC的基板（substrate）基本選擇可以BT Substrate與LTCC Substrate兩大種類為主。兩者各有優勢，選擇LTCC可以做出更小的無線型晶片模組，因為LTCC可以把電感與濾波器整合在基板裡面，而BT Substrate則無法做到這點。不過，當濾波器或者是高頻電感整合在基板裡時，如果面臨了射頻效能不好的問題，將會花費許多時間執行基板微調，微調不易，要做調整等於重新製作電路基板。而採用BT Substrate雖然體積較大，但是依然可以針對電容電感，直接替換零件，相較重新製作電路基板，這能省時許多。另外，製作週期與成本也是BT Substrate的主要優勢。

《表一　BT substrate與 LTCC Substrate的比較表》

Module IC研發和量產能量

研發Module IC與一般的無線網路卡迥異，硬體研發人員必須具備晶片設計的經驗，因為Module IC與晶片之間在設計上有許多類似之處。如何在小空間設計射頻電路的走線，配合熱流模擬分析跟電性分析，都將有助於縮短開發Module IC時程。針對OS與平台而言，Module IC的OS與平台應用端非常多元，需仰賴軟體研發人員有效率的系統整合與軟體開發，讓Module IC在不同的平台下與作業系統下都能夠有效地執行工作。

《圖三　開發無線整合型模組 Module IC所需具備能力示意圖》

Module IC在完成研發階段後，將進入複雜的量產流程，因為Module IC的尺寸小於100mm²，所以Module IC在上件時工廠必須具備相當完善的經驗，方能解決從樣品到量產之間的許多困難與挑戰。接著，完整的可靠度（Reliability）實驗是Module IC最大的考驗。製造商的工廠必須有能力分析異常的Module IC，提供給研發人員參考，共同尋找解決方案。

Module IC 量產自動化測試

有別為一般無線網路卡，Module IC的量產測試需要更快速、可靠、穩定的測試環境，因此模組供應商就需要為Module IC開發一套自動化測試的機制。依據IC測試為原型，結合自動測試機來進行開發，並與軟體工程師開發的Module IC測試軟體作結合，發展出一套為Module IC量身訂做的自動化測試環境。

Module IC測試自動化有許多優點。在品質管控部分，其自動化測試所有動作都是由程式來控制，可減少人員操作與誤判，確保良品出貨，不會有不良品混入。在人力精簡方面，因為整個動作皆由機台與程式控制，可減少人員置放時間，而在相同時間內，自動測試比手動測試單機增加20％測試能量，而且一台自動測試機可放入6～8 site測試站台，只需要一位作業員操作即可，可以節省約60～70％人力需求。在產品線更換時間上，因為治具與轉接板已規格化，工程師配合產線需求，可在非常短時間轉換測試線，彈性非常大簡言之，。一個好的Module IC 自動化量產測試機，將是模組廠商最大的優勢與武器。

《圖四　自動化Module IC測試機示意圖》

Module IC天線設計

單天線Wi-Fi整合藍牙

無線整合型模組Module IC，是每家Module IC廠商兵家必爭之地。一般而言，整合型的Module IC必須先考慮應用的頻帶，Wi-Fi+藍牙的整合型模組IC，是目前市場主流產品。Wi-Fi的操作頻帶802.11b/g為2.4GHz，如圖五所示，而藍牙也是操作在2.4GHz。用直覺的解決方法是為Wi-Fi與藍牙各使用獨立天線，如此便不會互相干擾。然而，終端系統業者冀望的是使用單根天線就可以讓Wi-Fi與藍牙共存，所以目前的市場主流，依舊是以單天線所設計的Module IC為主。

確認手機頻帶

目前市場上Module IC的應用以智慧型手機為大宗。拆解智慧型手機時，便可發現射頻大部分為多天線與多頻帶。3G手機系統中的UMTS Band1操作在頻帶2.1GHz，距離頻帶300MHz的Wi-Fi與藍牙，容易互相干擾，所以應先確認手機系統頻帶，再選擇適當的Module IC。

《圖五　2.4GHz Wi-Fi信號頻帶圖》

考量適當天線位置

高度整合的智慧型手機，具備有許多RF應用。它或許是一支3G UMTS手機，但是可以向下相容2G GSM/EDGE系統，手機板的左上角放了Wi-Fi+藍牙功能模組，右上角放了GPS功能模組等等，如圖六所示。在有限的區域規劃入這些模組之後，需要考慮適當的天線位置。一般而言，天線與天線的隔離度以15dBm為理想，但是手機的空間有限，若要讓每支天線隔離度皆可到達15dBm，也就是說天線與天線間必須距離10～15公分（如圖七所示），這是一件不容易的事情。天線的擺放也是手機系統業者的一大課題。

《圖六　可攜式產品整合功能與天線設計》

以3G手機為例，手機包含了傳統2G GSM/EDGE系統、以及應用Wi-Fi+藍牙的Module IC。由於2.4GHz的信號和GSM有相當距離，所以只須放置在適當遠的位置，即可避免干擾。然而2.1GHz的UMTS Band1系統則距離2.4GHz相當近，所以建議此兩天線可以擺放在相對較遠的安全距離。

《圖七　智慧型手機天線建議擺放位置示意圖》

無線整合型模組Module IC為目前市場主流，整合型模組Module IC可提高了電路板的使用率、協助手持式系統產品業者縮短產品開發時程，快速因應不斷開發的新應用，搶得上市先機。隨著市場不斷變化產品陸續推陳出新，Module IC製造業者與手持式系統產品業者，更將形成密不可分的合作關係。

（本文作者陳聖文為AzureWave海華科技研發處副理；黃建渝、黃士逢為海華科技研發處工程師）