無線通訊躍為主流 射頻被動元件朝整合、品牌之路邁進

2004-11-26
在訊號的傳遞當中,雜訊的去除、頻段的穩定,皆是射頻被動元件,如濾波器、振盪器所需扮演的角色...
在訊號的傳遞當中,雜訊的去除、頻段的穩定,皆是射頻被動元件,如濾波器、振盪器所需扮演的角色。台灣射頻被動元件發展,最早自1968年由美國CTS於高雄加工出口區成立的台灣博士電子至今約有30餘年,產品應用亦由最早的黑白電視等家電產品,轉移至資通訊產品,其技術、製程雖無法與日商並駕齊驅,但亦有長足的進步。另外,受惠於台灣為世界資通訊產品的代工首選,台灣射頻被動元件便主要銷往國內代工廠為主。  

台灣振盪器產業結構如圖1所示,其上游原材料是以晶棒、陶瓷封裝上下蓋、電路IC為主,而中游則是以石英元件的加工製造及封裝為主,同時涵蓋石英振盪器及石英晶體,最後則是下游應用端的部分。由於幾乎所有資通訊產品均需精確的時脈排序,因此從一般家用的電子消費產品,到無線通訊的基地台均需使用,「關鍵少數」的角色相當明顯。  

振盪器上游原料稀少 主要引進日商技c術  

由於天然水晶數量十分稀少,且品質不一,因此自1960 年代開始,日本便有人工水晶的出現,目前國內較具代表性的石英晶棒、晶片生產廠商為晶越科技、晶華石英光電及漢昌科技。晶越科技為國內數家科技公司合資約 6億元而成,主要引進日商技術,為國內生產石英晶片(Blank)的專業廠商,擁有中、高階2.0mm~8.0mm全規格Blank的製造能力,單月產能約可達450萬顆,並於2001年8月已開始量產。  

台灣中游業者 已具備生產、加工製造能力  

目前台灣振盪器主要廠商為晶技、希華、加高、泰藝、安碁及太萊。其中除太萊以經營石英元件通路為主外,其餘均具有生產、加工製造石英元件之能力。  

晶技為台灣石英元件第一大廠,為專業的頻率控制元件製造商,2003年為增加產品線廣度及深度,購入美商CTS位於芝加哥的研發中心及新加坡TCXO生產線,以獲得TCXO之專利技術。  

濾波器多運用於無線通訊產品  

台灣SAW Filter產業結構如圖2所示,其上游原材料以LiTaO3(鉭酸鋰)、LiNbO3(鈮酸鋰)、石英為主,而中游則以SAW Filter的製作流程為主,最後是下游應用端的部分。由於SAW Filter具有高頻化、體積等的特性,因此多運用於高階的消費性電子產品,如手機、藍芽、WLAN等。  

台灣業者近年才切入上游原材料產業  

SAW Filter其對應之壓電材料分別為應用於RF頻段的LiTaO3(鉭酸鋰)、LiNbO3(鈮酸鋰)及運用於IF頻段的石英材料,由於日本一直為壓電材料之技術領先者,因此台灣於相關的材料工業發展較晚,直到2000年才有專責生產LiTaO3(鉭酸鋰)、LiNbO3(鈮酸鋰)晶圓的廠商如兆晶、晶向科技的設立。  

中游SAW濾波器市場雙雄並立  

目前台灣SAW Filter廠商以台灣晶技與台灣嘉碩為前兩大廠,市場佔有率達4成以上。其中以台灣嘉碩較具代表性。台灣嘉碩成立於1997年10月,其主要技術團隊來自於摩扥羅拉電子通訊零件事業部,為國內主要兼具開發與生產表SAW濾波器及共振器等頻率控制元件的廠商,同時為國外廠商提供表面聲波(SAW)相關的壓電晶片設計與代工服務。  

通訊領域應用及大陸佈局概況  

目前網通產品為應用市場  

目前台灣射頻被動元件通訊產品運用來說,在振盪器方面,由於手機關鍵零組件TCXO,美、歐系手機廠商其仍偏好使用日商之零組件,台灣廠商短期內仍以國內自有品牌手機為切入的初始,如啟碁等。  

因此,國內廠商其產品運用主要仍以網通產品為主,約佔7成左右,其中以藍芽及WLAN為大宗,各公司專注不同,部分公司便出貨於正文、亞旭等。而在產品單價方面,一般說來,SMD型產品遑論Crystal或Oscillators單價較DIP型高,約6~23元新台幣。主要視產品是否為規格化產品而定。  

而在濾波器方面,目前主要以SAW Filter、LTCC Filter及石英濾波器為主,其中石英濾波器在SAW Filter崛起後,已漸漸退出高階射頻被動元件的運用,國內僅部分廠商採Case by case的生產方式,並大多移往大陸,其產品則用於家用無線電話及無線電。而在SAW Filter方面,由於SAW Filter應用於高階手機(如GSM等),其後端主要採Flip chip封裝,技術掌握於德商EPCOS,高階運用早已被外商所佔據。因此,國內廠商主要運用仍以WLAN、藍芽等網通產品為主。另外,國內濾波器廠商亦積極耕耘SAW Resonator ,產品主要應用於車用遙控器等,單價較SAW Filter低,1G約0.25~0.4美元。  

在整體產值方面,由於擺脫2001年的不安,及2003年底WLAN及藍芽需求復甦的情況下,台灣通訊用射頻被動元件表現不俗,相較於2003年,台灣 2004年大幅成長38%,達到新台幣93億元。然而展望2005年,由於下游網通產品WLAN及藍芽,於第四季需求趨緩;另外,其他利基產品如車用 GPS等仍未出現市場契機的情況下,筆者預估2005年整體產值約新台幣100億元,小幅成長13%。  

石英晶體多已移往大陸及東南亞生產  

近年來,由於生產成本高漲、中低階產品市場規模趨於模糊且競爭者眾,台灣與日商之技術落差已由早先的5年拉近僅1年之譜,因此日本大廠逐漸將技術外移並向外釋出代工訂單,而台灣廠商因佔地利及電子製造業日盛之便,成為第一首選。  

現今台灣石英晶體之上中下游產業結構漸趨完整,且逐漸將中低階已成為規格化之產品項,移往中國大陸及東南亞生產。其辦事處主要有兩種型態,一為生產據點的方式,主要負責上游石英晶片的切割、晶棒的生長等。另外,則是以子公司形式為主,主要負責訂單的接收等。  

台灣射頻被動元件,在2003年底網通產品的需求帶動下,其營運及技術均有相當程度的演變。有以下幾點需要注意。  

營運方式改變 擴增品牌知名度  

由於下游應用廠商的採購習慣偏好一次購足,因此,過去在廠商規模受限的情況下,產品種類有限,因此國內零組件製造商傾向和通路商合作,尤其是代售,雖能減少營運的成本,但亦同時削減了品牌拓展的機會。  

因此,近來部分廠商改變通路方式,將主力戰場如台灣、日本、大陸自設辦事處,已增加品牌知名度,而不足的商品便藉由和其他同業合作。另外,亦有部分廠商直接與歐、美等下游應用廠商從事Design in的配合,期望藉此打入歐美下游應用市場。  

產品單價過低 迫使業者朝模組化趨勢發展  

在無線通訊的技術中,射頻元件是影響訊息收發最關鍵的元件,而在手機持續輕薄短小及功能越趨複雜的情況下,射頻元件體積的縮小及元件整合亦不能豁免。另外,持續低迷的被動元件價格,才是被動元件廠商積極推動整合元件的主要推力。  

以SAW Filter為例,2003年底,下游應用資通訊產品需求復甦的情況下,造成部分被動元件產生供給缺口,其中以SAW filer 因為主要生產廠商EPCOS生產不及,所造成的缺口最大,並至2004年底缺貨危機才獲抒解。然而,SAW Filter 價格於此波缺貨危機下,其價格卻仍無法調漲(1G約0.2496美元),致使被動元件廠商開始將生產重點漸漸移往整合型元件。  

目前市場上的主要整合技術以LTCC為主。LTCC的優點在於所製造的模組具有IC封裝、埋入式被動元件及三度空間高密度電路連接的功能,另外LTCC以陶瓷為介電材料,具有高Q值與高頻的特性,因此極適合用於高頻通訊模組中。  

然而目前LTCC模組技術於手機上的應用卻尚未普及,主要原因在於由於LTCC所製作出的整合型元件產品尚未進行標準化,各家均希冀整合的關鍵能圍繞在自身公司的核心技術、產品上,例如EPCOS,以SAW Filter為主的FEM(Front End Module)即是整合低通濾波器(SAW Filter)、天線等,因此,在各手機零組件廠商發展出各種不同的整合解決方案下,手機製造商也不敢貿然壓寶使用各家廠商所推出的整合產品,原因在於若使用此類整合型的模組,則供貨來源將會受限於特定的廠商,將違反零組件供貨來源多元化之採購原則。  

LTCC技術來自日本 缺乏RF技術為主要困境  

國內廠商於LTCC的製程技術雖多半來自日商如村田製作所、太陽誘電,然國內廠商如璟德、華新科、達泰等於此深耕已久,其所面對的智慧財產權問題並不嚴重,但由於目前國內業者在RF領域缺乏領導或規模較大的廠商,且對規格標準無任何主導權,在經營上相對辛苦。  

因此,筆者建議國內的LTCC業者應該朝整合型模組方向前進,同時要更加掌握系統觀念、快速提升產品可靠性與市場的主導性地位,並進而增加產品的多元化及附加價值,將會成為業者能否在市場勝出的主要關鍵。  

(本文作者為工研院經資中心副研究員)  

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