RF MEMS於未來多頻多模無線通訊之應用與機會
文/工研院 王欽宏經理 (2009/8/24)

目前GSM手機多具備三頻功能，2008年隨Wi-Fi、3G、WiMAX與GPS…等無線技術整合入手機，而導致手機對應頻段與日俱增。目前應用在無線通訊上的標準或頻段已達七種以上 ，每個標準都有其獨特的通訊協定(protocol)，如不同的頻帶(band)、不同的通道寬度(channel bandwidth)…等) ，因應此一應用趨勢，將激起手機多頻/多模產品需求。為達到無縫隙之通訊聯結，因此未來的手機將利用可重組化(Reconfigurable)之系統架構實現隨不同的通訊系統做設定應用之目標。

隨不同的通訊系統做設定應用之實現目標下，插入損耗(insertion loss) 、隔離度(isolation)等參數在手機多頻/多模產品需求為一重要參數。但傳統以半導體製程製作之射頻(radio frequency)元件因導體及介質在GHz頻率下，其損耗將隨著頻率而增加。相較於這些技術而言，MEMS技術所製作之開關與共振器則有不錯之性能，如傳統的PIN diode 開關因P-N界面逆偏電容過大，將造成在高頻( >2GHz)下的隔離度低於20dB，但是MEMS 開關為機械元件，在高頻( >6GHz)下的隔離度在5dB以內。又以機構共振方式之MEMS共振器，因具體積小，高的品質因數(quality factor)，在RF頻段能提供最佳的絕緣性(isolation)與極低的插入損失(insertion loss)。此外，隨著射頻微機電共振器(RF MEMS resonators)在1GHz的Q值逐漸達到10,000時，新型態的濾波器---通道選擇濾波器(Channel Selective Filter)逐漸變的越來越具有實現化的可能，因此微機電高頻元件在未來手機多頻/多模產品需求之可調式通訊系統將扮演相當的關鍵角色。

在手機廠商的產品規劃中，預計2010~2011年六頻手機將步入成長期，滿足更多頻段及功能更強的RF元件，可望成為廠商投入產品開發的技術重點，屆時RF MEMS元件可望在尺寸、成本、效能…等與既有半導體RF元件匹敵，產生替代效應，可望帶動RF MEMS市場的同步成長。依此一產品趨勢需求，目前RF MEMS元件主要業者有Wispry、NXP、RFMD、LG、Mitsubishi等大廠，看好RF MEMS前景，也帶動ADI、Freescale、Fujitsu、Murata、NEC、Samsung、STM、Toshiba等更多業者相繼投入研發資源。整體而言，相關國際公司之研發投入，可望加速RF MEMS應用早日邁向商品化。Yole估計，RF MEMS在未來幾年會以驚人的成長速度快速滲透進入手機市場，RF MEMS整體市場將在2010年飆升至5000百萬美元，到2015會有6000百萬美元之市場成長。因此，RF MEMS在未來將是MEMS技術在消費電子產品另一重要之應用。