FEMiD在十年前出現(xiàn)時(shí),正逢3G興起,對(duì)于手機(jī)而言第一次有了多模多頻段(MMMB)的需求——事實(shí)上在這之后的未來(lái)我們會(huì)看到,整個(gè)RF前端方案的進(jìn)化都是圍繞多模多頻段進(jìn)行的。
如果我們回頭看那個(gè)時(shí)代的PCB,可以發(fā)現(xiàn)布板密度是很低的(與現(xiàn)在以iPhone為代表的高密度布板相比),在絕大多數(shù)情況下給RF部分預(yù)留的空間并不小,即便采用傳統(tǒng)的分立PA+DPX/Filter設(shè)計(jì)也綽綽有余;實(shí)際情況也確實(shí)如此,即使在FEMiD大行其道之后,包括各大廠商在內(nèi)還是有很多平臺(tái)和產(chǎn)品使用分立器件的設(shè)計(jì),可見(jiàn)FEMiD并不是當(dāng)時(shí)的唯一選擇。
從技術(shù)的角度看,F(xiàn)EMiD的實(shí)現(xiàn)難度是并不高的。在當(dāng)時(shí)主導(dǎo)FEMiD市場(chǎng)的供應(yīng)商以無(wú)源器件廠商為主,典型的如Murata和TDK;它們有的自身就有開(kāi)關(guān)器件工藝,有的則選擇從其他廠商購(gòu)買switch die集成到自己的FEMiD中。譬如早期Murata就選擇集成Peregrine的switch die,后來(lái)干脆將其收購(gòu)。
無(wú)源器件+開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單,按照行話就是“端口離50ohm都比較近”,匹配起來(lái)比較容易;相比之下難度更多在集成和封測(cè)工藝上——這恰恰又是日本各無(wú)源器件廠商的長(zhǎng)項(xiàng),所以當(dāng)時(shí)FEMiD供應(yīng)商幾乎為他們所壟斷則不無(wú)道理。
那么當(dāng)時(shí)各路有源器件廠商在干嘛呢?
答案是他們正在PA上賺錢賺得不亦樂(lè)乎,才沒(méi)工夫去搭理這些骨頭上剔肉的集成和封測(cè)活兒。
一方面3G的鋪開(kāi)使得3G PA的市場(chǎng)爆發(fā),畢竟之前GSM時(shí)代用慣了的平移環(huán)或者polar結(jié)構(gòu)用的都是非線性PA(鑒于GSM的衡包絡(luò)特性),忽然間對(duì)3G的線性PA需求大增,光這么一個(gè)市場(chǎng)就夠大家吃飽了
另一方面當(dāng)時(shí)的主流PA供應(yīng)商諸如RFMD、Skyworks、Renesas、Avago等都是比較純粹的有源器件廠商,在自身缺乏無(wú)源器件工藝的情況下也確實(shí)沒(méi)有必要涉足這樣一個(gè)領(lǐng)域。
3G時(shí)代對(duì)PA的要求遠(yuǎn)沒(méi)有今天這么變態(tài),由于只有很少數(shù)幾個(gè)band需要支持,所以MMMB PA基本上處于一顆die搞定高頻(雖然按照現(xiàn)在的分類法只能算Middle Band)另一顆die搞定低頻的套路,外圍接口也相當(dāng)簡(jiǎn)單,高頻低頻各一路輸出。
當(dāng)然他們也并沒(méi)有閑著,只是把主要精力投入到另一個(gè)方向:PA電源管理。幾乎所有主流供應(yīng)商都有自己的PA電源管理方案,雖然說(shuō)大同小異、基本上都是APT方案的優(yōu)化,但是賣PA的時(shí)候總是希望能搭售這么一套出去。
此時(shí)如果我們看無(wú)源器件和有源器件廠商,可謂涇渭分明:無(wú)源器件廠商致力于做集成,做MCM(multi-chip-module);有源器件廠商則主攻RFIC,更多的是做片上集成。簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō)就是前者依然是PCB工藝,將不同的die貼裝在一塊小PCB上然后做封裝;后者則是基于半導(dǎo)體工藝,產(chǎn)品盡量單片化,能從一塊wafer上長(zhǎng)出來(lái)的東西絕不分兩塊。當(dāng)時(shí)做RFIC的幾乎沒(méi)有fabless,因?yàn)榇蠹叶际瞧垂に嚻粗瞥?,誰(shuí)家都藏著點(diǎn)自家的武林秘籍。
我記得當(dāng)時(shí)對(duì)RFIC以及MMIC(monolithic microwave IC)是非常推崇的,認(rèn)為這是射頻半導(dǎo)體的未來(lái)。只有日本廠商依然在啃各種MCM,其中就包括各種FEMiD。
其實(shí)除了FEMiD,當(dāng)時(shí)的主流廠商也喜歡用集成化的WLAN/BT/GPS模塊,如果說(shuō)工藝和制程的話比FEMiD還要簡(jiǎn)單——很多時(shí)候都不需要做molding,直接用金屬屏蔽蓋封裝即可。IC基本上都是Broadcom、CSR的產(chǎn)品,日本廠商們買來(lái)后放在MCM里,加上他們自產(chǎn)自銷的晶振和filter,甚至連容阻感都可以用自家全套,封測(cè)也是自家工廠,可以說(shuō)整個(gè)模塊做下來(lái)除了主芯片其余都是賺利潤(rùn)的。
類似的情況在FEMiD上也是如此,除了RF switch(像Murata這種連switch都是自家的),所有的DPX、Filter和匹配器件都是自產(chǎn)自銷以及自家的封測(cè)。
如果算一筆總賬,做RF MCM的利潤(rùn)是相當(dāng)不錯(cuò)的。
歐美廠商多是RFIC的忠實(shí)擁躉,硅谷那一幫Silicon Run的狂熱分子們自然是看不上MCM這種以集成和封測(cè)為主的低技術(shù)含量工作,只有一家除外:RFMD。
RFMD作為一家根正苗紅的硅谷半導(dǎo)體公司,卻是做過(guò)很多MCM的,之前它家甚至還有一條專門的產(chǎn)品線做RF TRX。在基站行里它家也是有名的喜歡推MCM,我就至少見(jiàn)過(guò)它家做的TX/RX MCM(集成了GainBlock、Filter、Mixer)還有DVGA模塊。
我一直覺(jué)得RFMD這家公司比較有意思,它的發(fā)跡是靠跟Nokia結(jié)盟成為手機(jī)RF PA的一方梟雄,但是它的產(chǎn)品線和工藝卻是非常的全;尤其是RF Switch,一張產(chǎn)品列表鋪下來(lái)能讓人把眼睛看花。也許當(dāng)時(shí)RFMD喜歡做MCM與它的工藝全面不無(wú)關(guān)系,而后來(lái)在低谷中與TriQuint聯(lián)手東山再起,除了來(lái)自TriQuint的BAW Filter外,RFMD的全套PA+Switch也是關(guān)鍵——這是后話了。
而在FEMiD時(shí)代的大部分時(shí)間里,真正普及商用的例子并不多,大多數(shù)依然是定制化的產(chǎn)品。如果我們回看那個(gè)時(shí)代,GSM依然是主流(尤其在中國(guó)和印度這樣用戶劇烈增長(zhǎng)、但是所用技術(shù)依然滯后的國(guó)家),數(shù)據(jù)流量的重要性還遠(yuǎn)未達(dá)到今天的程度,所用的頻段、制式用兩只手肯定能數(shù)的過(guò)來(lái);對(duì)于RF設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)(尤其是對(duì)中小廠商而言),最主要的任務(wù)不是囊括海內(nèi)做全網(wǎng)通,而是想著法子怎么降低成本。
降成本各有大招:如果量大,那么半導(dǎo)體的成本就呈指數(shù)下降,供貨自然就便宜了;如果量不大、沒(méi)法降價(jià),那么就得選更便宜的器件和方案。
對(duì)于廣大中小廠商而言,“選便宜貨”是更實(shí)惠的:譬如GSM手機(jī)就能分開(kāi)做成EU和US兩個(gè)版本(分別對(duì)應(yīng)EGSM+DCS和GSM850+PCS),對(duì)PA和Filter就可以都做成窄帶單頻段的了;WCDMA也可以按照銷售區(qū)域的頻段執(zhí)照分布,做成支持不同頻段組合的variant。
而對(duì)于大廠來(lái)說(shuō),有時(shí)候做成多個(gè)variant并不是最優(yōu)的選擇。由于他們出貨量大,那么做成模塊化的設(shè)計(jì)有它的好處:設(shè)計(jì)進(jìn)一步簡(jiǎn)化(工作量轉(zhuǎn)移到供應(yīng)商側(cè)),量產(chǎn)制程能力可控化進(jìn)一步提高(模塊Cpk由供應(yīng)商保證,總比自己設(shè)計(jì)的級(jí)聯(lián)電路Cpk更可控),供應(yīng)鏈控制也進(jìn)一步簡(jiǎn)化(超過(guò)10個(gè)器件、不下3家供應(yīng)商 vs 1個(gè)器件、2家供應(yīng)商)。雖然模塊本身有研發(fā)成本、而且包含了供應(yīng)商的利潤(rùn),但是隨著產(chǎn)量的爬升,降價(jià)空間也就越來(lái)越大,綜合成本是可以通過(guò)產(chǎn)量的提升達(dá)到優(yōu)化的。
如此就出現(xiàn)了這樣一番場(chǎng)景:一方面中小廠商們堅(jiān)持分立器件設(shè)計(jì),當(dāng)時(shí)主流的有源器件和無(wú)源器件廠商能提供足夠多的選項(xiàng)給他們。另一方面部分大廠商開(kāi)始進(jìn)行定制,供應(yīng)商們則垂涎于大廠的巨大需求額度而參與定制;無(wú)源器件廠商們利用自身的集成封裝優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)了FEMiD,有源器件廠商則在傳統(tǒng)的PA產(chǎn)品線上賺的盆滿缽滿。
大家把酒言歡,你好我好大家好,看這行情再吃個(gè)十年不成問(wèn)題。
直到門口出現(xiàn)了一個(gè)做電腦起家的“野蠻人”,還有一個(gè)住在它家南邊、成天跟人打官司索要專利費(fèi)的“狀王”。
未完待續(xù)。