Moore’s Law 802.11ac 美商國家儀器 摩爾定律 LTE GSM PXI RF 射頻

朝高速/低成本軌跡演進 RF技術發展遵循摩爾定律

2012-08-27
摩爾定律也可用以解釋無線通訊技術與測試儀器的發展。回顧RF通訊技術與相關測試儀器過往至今的演進,其實與摩爾定律的演進大致相符。未來,RF通訊技術將持續跟進,朝更高速與更低成本兩大方向邁進。
未來射頻(RF)通訊技術的發展,也將依循摩爾定律(Moore's Law)。隨著物聯網時代來臨,消費者對行動寬頻傳輸速率的要求與日俱增,促使無線通訊技術不斷朝更高傳輸速率演進。

然而消費者希望以更低價格享受更高速的網路傳輸品質,也讓射頻通訊技術一方面得朝更高傳輸速率發展;一方面也須降低成本,此與摩爾定律的概念相似。

摩爾定律是以半導體製程技術的演進為主,說明在每18個月,由於製程技術的演進,積體電路(IC)內所含的電晶體數量將增加一倍,但成本卻不變,甚至更低。此一特性正好與未來射頻通訊技術的發展趨勢,不謀而合。

美商國家儀器(NI)總裁暨執行長James J. Truchard表示,雖然不是百分之百的契合,但射頻技術及相關測試儀器,皆可套用摩爾定律解釋。

以無線區域網路(Wi-Fi)各代標準規範為例,滿足802.11a/g/b規格的晶片,須具備三十個通道、二十組調變,以及一組濾波器;至802.11n技術,通道數量增為五十、二十八組調變、兩組濾波器。

而最新的802.11ac技術通道數量已較802.11n暴增一倍、需三十八組調變,以及四組濾波器,傳輸速率也從802.11n的100Mbit/s,提升十倍至1Gbit/s。由此可見,Wi-Fi各代規格推出的時間間隔約12年,但傳輸速率卻呈現倍數成長。

再分析晶片成本,可發現,在各家晶片供應商的努力下,與802.11n相比,802.11ac的晶片售價卻不是十倍的提升,反而是不到一倍的價差。這也可說明,晶片商戮力以更優化的技術,滿足射頻通訊技術提升頻寬的同時,消費者毋須花費更多費用的要求。

不只Wi-Fi,行動寬頻通訊技術如全球行動通訊系統(GSM)、長程演進計畫(LTE)和LTE-Advanced也有類似的進展。

Truchard預期,為提供更高的傳輸速率,未來射頻通訊技術將朝更高頻挺進,但成本卻不會大幅提高。

測試儀器也將遵循摩爾定律 兼具小尺寸/低成本/高效能特性

另一方面,不僅RF技術,未來RF測試工具也將按照摩爾定律發展。現階段通訊產品的測試中,RF占總測試成本的80%,為進一步降低成本,測試儀器勢將跟隨摩爾定律腳步前進。

圖1 美商國家儀器市場行銷副總裁 Eric Starkloff指出,導入效能更佳的FPGA元件,測試儀器將可更符合摩爾定律的概念。
美商國家儀器市場行銷副總裁Eric Starkloff(圖1)表示,測試儀器的發展大約可分為三階段,1970年的超大型測試儀器;1990年的桌上型單機儀器與PXI模組化儀器,至2012年的高度整合單機儀器,甚至也可透過平板裝置(Tablet Device)進行量測。

在此演進過程中,裝置內建的功能日趨多元,更重要的是,各種RF通訊技術的規格也持續演進,因此量測儀器不僅須加入更多測試項目,測試速度也須加快,但儀器的體積與成本卻須不斷下降。因此更好的元件與優化的測試軟體,將是讓RF測試儀器能依循摩爾定律發展的關鍵。

Truchard則強調,未來美商國家儀器也將推出具備更高頻寬與更低本,體積甚至可更小的PXI模組化測試儀器,以進一步滿足RF測試市場要求。

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