AiP技術演進，開啟5G毫米波市場的發展關鍵

在5G mmWave毫米波的發展帶動下，天線封裝(Antennas in Package，AiP)技術逐漸受到關注，該名稱主要由系統級晶元(SoC)、系統級封裝(SiP)功能上的差異衍生。

SoC技術是將不同功能的元件整合到單一晶元中，有助於縮小晶元尺寸，但晶元製作需以相同材料與製程進行，因此研發方向逐步朝向後者SiP技術為主要。現階段晶元與天線應用雖有相對應的天線整合晶元(Antennas on Chip，AoC)技術方案被開發，但由於成本與頻段考量，大多只有學術單位採用。

SiP技術主要藉由封裝技術，將以不同材料為基礎的功能元件結合於單一系統中，提升系統性能性並減少能耗；而AiP技術則是由此延伸，嘗試將射頻前端等元件與天線整並在一起。

製造成本與晶元特性考量，AiP技術於5G通訊市場逐漸勝出

天線是無線通訊系統的重要元件之一，依不同功能與型態可分為分離型天線與集成天線等2類。分離型天線較常見，一般戶外所見的天線結構皆屬於此類；集成天線則需透過天線與系統整並結合，如同AoC與AiP等技術，可縮減天線在系統內部的體積佔比。

雖然AoC技術於縮減天線尺寸上的效能極佳，但需經由半導體材料與製程上的統一，並與其他元件一同結合於單一晶元中，考量製造成本與晶元特性，AoC較適合應用於Terahertz(太赫茲)頻段中，因此在頻段使用與成本等因素上，現階段5G毫米波將不考慮使用該技術，目前只有學術機構予以採用。

由於射頻元件大多使用GaAs為基底材料、天線多使用LCP(Liquid Crystal Polymer)為材料等，因而較適合應用於SiP技術，使得天線封裝AiP技術逐漸勝出。相較於AoC技術，AiP技術較能兼顧成本、性能與體積等特性，讓天線與射頻元件得以整並為單一封裝，因此現階段各家晶元設計大廠(如Qualcomm)、射頻元件商(如Skyworks、Qorvo)及封測代工廠(如日月光、Amkor)等，大多選擇以AiP技術為研發方向切入5G通訊市場。

隨著發展脈絡，AiP技術已逐漸朝向5G毫米波發展方向

AiP技術的發展歷程聚焦於不同產業發展情形，依時間軸可區分為前、中、後3期。前期(1990年後期～)AiP的研究主要集中在大學實驗室，並以開發2.4GHz頻段的藍牙晶元為主，當時面臨的困難是如何實現天線縮小化；中期(～2010年左右)AiP技術的開發，已逐漸轉移到IC設計與IDM廠，試圖以60GHz毫米波雷達陣列為開發目標，此時已有許多公司投入資源於AiP的新材料與製程技術開發上。

如今到了AiP發展後期階段(～2019年)，5G毫米波發展技術逐漸引領潮流，因而需要更高頻段作為彼此的溝通管道，在此同時，AiP技術也逐漸受到射頻元件商與封測代工廠重視，皆已投入資源於封裝技術研發，並嘗試藉由AiP技術發展，站上5G通訊的新浪潮。

文丨拓墣產業研究院 王尊民

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