首先，各位讀者必須瞭解，無線通訊傳輸的媒介為電磁波，且通訊兩端必須使用相同頻率的電磁波才能傳遞訊息，否則會相互干擾；而所謂「頻寬」，就是無線通訊傳輸的胃納量，將決定有多少裝置可以同時連線。

因為通訊兩端要使用相同頻率的電磁波才能傳遞訊息，就像是在寬闊的平地上放置火車軌道，平地的寬度就是「頻寬」，火車軌道為「頻譜」，火車就是訊息。一般我們在新聞上看到電信三雄搶標頻譜，指的就是NCC在平地上開放幾條軌道，電信三雄必須去搶標軌道，才能協助客戶傳輸訊息。

在過去4G時代，我們使用的頻譜大致落在700MHz~2.6GHz之間，但隨著連網裝置數量快速成長，頻寬漸漸不敷使用。為了提高頻譜使用率，也就是讓同一條軌道通行更多火車，產業界也研發出各種多工技術，包括分時多工接取(TDMA)、分頻多工接取(FDMA)、分碼多工接取(CDMA)......等，解決網路塞車的問題。

但在5G時代，因採用毫米波技術，將具有「大頻寬」、「低延遲」、「高傳輸速率」三大特性(詳見【圖一】)。「大頻寬」，亦即能同時容納更多連網裝置，有助推動物聯網及智慧城市等未來趨勢；「低延遲」，亦即資訊傳輸的反應時間極短，有助實現自駕車，減少道路行車風險；「高傳輸速率」，則有助推動大數據及AI雲端運算，以及雲端影音產業發展。

【圖一】5G三大特性及終端應用場景

但毫米波的問題是，受限物理特性，波長短、傳輸損耗高、穿透性差，因此覆蓋率較低，因此產業界開發出大規模陣列天線技術與小型基地台，強化毫米波的能量與指向性，並提高5G網路的覆蓋率。

大規模陣列天線技術，亦即使用更多天線來提高訊號強度，所以未來基地台或終端裝置無線通訊模組，都會搭載更多天線，連帶提高RF元件的使用量，包括PA、LNA、交換器、天線、濾波器/雙工器......等。以4x4 MIMO無線通訊模組為例，使用的RF元件數量是單一模組的16倍，且體積不能增加太多，故單顆元件必須做得更小，墊高了廠商的進入門檻。

根據Yole Developpement預估，2016年5G射頻元件市場規模約101.2億美元，在2022年將成長至227.8億美元，CAGR=14.5%，其中以交換器、濾波器、天線成長動能較強(詳見【圖三】)。

射頻趨勢

首先就是模組化。射頻前端模組化是產業發展趨勢，蘋果等一線旗艦機型使用大量模組化射頻零組件。射頻前端各類零件獨立製作相對容易，一旦要整合成單一晶片，廠商就要具備強大的射頻設計能力。

而射頻模組化將帶來不少優勢，如解決多頻段帶來的射頻複雜性挑戰，提供全球載波聚合模組化平台，縮小 RF 元件體積，加速手機產品上市時間等。

特別的是，mmWave 模組化是採取 AiP 模組方案，使射頻前端模組整合天線及射頻前端功能。AiP 是利用封裝材料與工藝將天線與晶片整合封裝，實現系統級無線功能的技術，具備縮短路徑損耗、性價比高、符合小型化趨勢等優點。從 AiP 產業鏈結構來看，主要的模組設計方案廠商是高通、三星，主要製造和封測廠商則有台積電、日月光等。 

資料來源: Hindawi,AiP 模組
資料來源: Hindawi,AiP 模組
目前模組化在高階旗艦機種較常見，中、低階手機大多獨立製作，只有少部份零件有做整合，不過隨著成本下滑，射頻模組化也會開始向中、低階手機滲透。

第二個趨勢則是 PA 材料改採氮化鎵 (GaN)。目前射頻 PA 材料可以分為 CMOS、GaAs、GaN。以 CMOS 製成的 PA 早於 2000 年就已經出現，在 2G 時代進入手機市場，目前大多數電子產品中的零件都是基於矽的標準 CMOS 工藝製作，技術成熟且產能穩定，但已無法因應現今通訊傳輸需求。

而 GaAs 材料可適用於超高速、超高頻電子零組件，比矽零件更適合應用在高 功率的場合。目前行動通訊 3G/4G 主要採用 GaAs 材料製作 PA，與第三代半導體材料 GaN 相比，GaAs 技術成熟穩定可靠，仍是民用商業市場主流。

但做為第三代半導體原料 GaN 則能實現更高的電壓，減少損耗，可提升效率，進一步縮減晶片尺寸，現階段最大劣勢只是成本過高。因此在軍用，及大型基地台 GaN 已經是主流。隨著技術演進加速，未來 GaN 將有機會滲透至手機市場，成為高射頻、大功耗應用的主流方案。

第三個趨勢則是濾波器將從金屬腔體朝陶瓷介質轉變。基地站的濾波器在 2G、3G 和 4G 時代的主流由金屬腔體濾波器為主。金屬腔體濾波器由金屬整體切割而成，因此結構牢固，但缺點就是體積大，損耗高。

但進入 5G 世代為因應越來越複雜的無線干擾環境，金屬腔體已受到限制，而陶瓷介質濾波器應運而生。陶瓷材料損耗更低、介電常數更高、頻率溫度系數和熱膨脹系數更小，所以可以承受更高功率。就結果而論，陶瓷介質濾波器體積小，損耗小，現階段最大缺點就是成本高。但隨著新建 5G 基地台數量增加，3G/4G 基地台數量趨於飽和，金屬腔體濾波器比重將減少，陶瓷介質濾波器滲透可望加速。

陶瓷介質濾波器