隨著Wi-Fi／移動通信等無線射頻標準，不斷的提升并且邁向破GHz的超高頻信號化發展，對IC設計、PCB、連接器、纜線到測量儀器供應商，以及終端產品業者而言，都是邁向高頻化時代不得不面對的嚴酷考驗…

移動設備從內而外 從有線到無線均朝高頻化發展

CPU研發趨勢已不強調頻率而轉向多核心發展，從PC到平板、智能手機等移動設備都可看出這樣的趨勢。由于云端運算應用、互聯網移動化、視網膜4K顯示畫質物聯網與大數據分析的潮流下，無論是x86架構的桌機、筆記本、Ultrabook到變形平板，或者走ARM架構的智能手機／平板等移動設備，仍不斷的從平臺架構上做時脈／頻率的超高頻化。

802.11ac已成Wi-Fi主流，下階段將朝60GHz WiGig（802.11ad）邁進

從3G/3.5G到4G標準演進中，4G標準由LTE勝出。Source：ITU、3GPP

從內部系統匯流排，對外外圍接口，以至于無線射頻如Wi-Fi 802.11ac/ad、WiHD 802.15ad與3G/4G LTE等全面提升。動輒數GHz甚至數十GHz的超高頻信號，無論是IC設計業者從上游選用PHY IP，傳輸接口／連接器與PCB材質的選項，線路設計，到高頻測量信號工具儀器的選用等，都是極為嚴峻的考驗。

PCIe匯流排發展直追光纖

從2004年英特爾主導并力推的PCI Express串行匯流排v1.0出現，以提供x1～x16線路的彈性化設計，全雙工傳輸速率2.5～80Gbps，迅速的成為處理器與芯片組平臺芯片、橋接芯片，以及高階工作站、服務器附加卡的接口標準。

經過不少世代演進，2011～12年PCI-E 3.0（Gen3）已成主流規格，單線道（lane）傳輸頻率已達8GT/s；而未來采16～24GT/s的PCI Express 4.0（Gen 4）規范已蓄勢待發，將于2014年底最遲2015年正式定案。

與PCIe系出同源的串行實體層高頻電路技術，也泛用于象是USB 3.0、Thunderbolt、SATA Express、NVM Express （SFF-8639），以及源自移動設備如手機、平板所使用的Mobile PCIe。象是PCI SIG與SATA I/O組織合作，導入針對PC/NB使用的SATA Express （SFF-8482）與NVM Express （SFF-8639）接口規格。

前者能與既有SATA 6G兼容，且提供x2 Lane，傳輸帶寬擴大到2GB/s；后者則應用于高效能工作站／服務器，提供x4 Lane，傳輸帶寬拉高到4GB/s，并與既有的SATA 6G、SAS、SATA Express接頭兼容。

PCI SIG甚至提出OcuLink的外接接口，以銅軸／光纖纜線作為傳輸材質，同樣提供PCIe 3.0 x4 Lane的界面規格，傳輸速率可達32Gbps（4GB/s），可作為通訊機臺／網絡連接裝置等外接以太網絡接口的新選擇。

有線影音線材／連接頭的高頻化

2013年9月HDMI 2.0，輸出帶寬提高到18Gbps，支持雙屏幕、21:9超寬比例，以及3840x2160/4096x2160p60等4K格式項。支持HDMI 2.0的4K UHD電視與相關影音設備，預計2014年下半問世。

而由Nokia、三星、晶鐌、索尼與東芝等大廠建立MHL（Mobile High Definition Link）接口聯盟，在手機與電視端各加一組MHL收發芯片，以既有的microUSB連接線，傳輸手機的HDMI信號到電視。目前MHL 2.0提供1080p HD/8聲道的影音內容，支持HDCP、3D畫面并可藉由電視來為手機充電，未來MHL 3.0將支持到4K UHD的分辨率。

Display Port （DP）顯示埠接口是視訊電子標準協會（VESA）于2006年5月所發表的數碼式視訊接口標準。它無須任何授權金，具備多屏幕輸出能力，且傳輸帶寬比HDMI還高，也被廣泛納入各顯卡、集成型芯片組甚至被融入Thunderbolt匯流排規格的協定層內。許多高階顯卡同時支持HDMI與DisplayPort兩種顯示規格，并提供適當的轉接頭。

而Intel于2011年發表DP+PCI Express+GP I/O三合一的ThunderBolt匯流排，雙向傳輸速率為10Gbps，使用miniDP Port的連接頭，銅軸或光纖（100公尺）兩種連接線方式，連接最多6個Thunderbolt外圍。

除蘋果MacBook Pro產品外，另外也有少數廠商筆記本、AIO一體機支持。2013年Q1 Intel宣布Thunderbolt 2.0，傳輸速度提升到雙向20Gbps并支持4K輸出，向下兼容Thunderbolt 1.0。相關產品預計2014底面市。

即將于2014年底亮相的USB 3.1，將追加A/V獨立帶寬、Type-C新型態連接頭與倍增為10Gbps的聯機速率，以低成本與既有外圍兼容性之姿，挑戰外圍速率霸主的Thunderbolt。

無線網絡與移動通信技術演進趨勢

于2014年1月正式定案的802.11ac規格，以較少干擾的5GHz（從4.9～6.0GHz）射頻頻段，OFDM正交分頻多工、QAM256載波調變以及波束成型（Beamforming）技術，傳輸速率達到1.3Gbps（3天線／3資料串流）～7Gbps（8天線／8資料串流／160MHz），足可實時傳輸高清影音（Full HD）甚至4K（3840x2160）影音串流規格。

802.11ac也被跟2.4/5GHz 802.11n向下兼容能力，當網卡無法查找到5GHz頻段以802.11ac最高速連接時，會切回5GHz甚至2.4GHz以802.11n聯機模式進行無線傳輸。

至于60GHz超高頻無線技術，有2006年WirelessHD（后來更名為WiHD）以及2009年WiGig兩大聯盟的競逐。前者聯盟成員有博通、英特爾、樂金、NEC、松下、索尼、三星、東芝、SiBEAM與Philips，SiBEAM是唯一的射頻芯片供應商，后來被晶鐌（SiliconImage）所購并。WiHD以60GHz頻段、IEEE 802.15.3c規格為基礎，傳輸速率10～28Gbps。

WiGig聯盟成員有英特爾、超微、博通、思科、Qualcomm/Atheros、Marvell、聯發科、WiLocity、NEC、微軟、NOKIA、輝達、Panasonic、三星與東芝等，以IEEE 802.11ad規格為基礎，傳輸速率達7Gbps。

但WiGig已成功的與Wi-Fi聯盟的2.4GHz 802.11b/g/n、5GHz頻段的802.11ac集成，達到三頻（2.4/5/60GHz）多模共享的境界。Wilocity于2014年2月發布28納米制程的802.11ad WiGig芯片，于第3季起開始送樣。

至于移動通信標準部分，2005年英特爾與諾基亞合推WiMax （IEEE 802.16e），從2007年起陸續在美國、澳洲、日韓、***以及非洲新興國家布建；LTE （Long Term Evolution長期演進技術）則是3GPP協會以UMTS/WCDMA、HSDPA/HSPA+所制定的過渡性規格。兩者均根基于OFDM調變技術，融入IP封包傳輸、可調整帶寬、連接適配性與多天線（MIMO）技術。

由于WiMax電波在室內滲透率不佳，而LTE仗著規格確立、既有2G/3G設備機臺升級優勢與眾多電信營運商的支持，2010年起陸續于大陸、香港、日本、韓國、美國等地開始商業化營運，2010年中Intel裁撤WiMAX部門，至此4G規格底定由LTE勝出。各地WiMAX營運商紛紛轉向LTE，或寄望藉由未來配備升級到TD-LTE的方式來因應。

4G移動設備須具備CDMA/LTE、GSM/UMTS/LTE、UMTS/LTE、GSM/WiMAX、WiMAX等各種工作模式，也需要能在700/900MHz、1.5～1.9GHz、2.1～2.6GHz、3.3～3.5GHz等全球頻譜下操作，并確保跟Wi-Fi、BT-FM、GPS、NFC與其它無線規格的連接性。

從IP、PCB到線材／裝置驗證的超高頻挑戰

目前在8/16/25Gbps超高頻SerDes實體層IP部分，象是Gennum公司已著手開發32Gbps SerDes串行解串器的實體層線路IP（Snowbush IP），后來被瑞士商升特（Semtech）買下，成為其PCIe 3.0與高速網絡IP的推廣利器；***創意電子（GUC）也掌握10/25Gbps SerDes PHY IP技術。

新思科技（Synopsys）提供DesignWare電路自動化設計軟件，可以進行16Gbps PHY的設計驗證作業。愛德萬測試（Advantest）開始提供半導體業界針對16Gbps高頻的數碼測量模塊。

在USB 3.0、SATA、PCIe 3.0、Thunderbolt、HDMI、DP等高頻信號，以至于預留未來PCIe 4.0、USB 3.1、Thunderbolt 2.0接口的測試驗證上，目前像安捷倫（Agilent）、太克（Tektronix）、美商國家儀器（NI）、羅德史瓦茲（R&S）等均提供串行信號產生器、錯誤碼分析儀等組合，來協助業者進行8/16/25/32Gbps與無線射頻測量方案，安捷倫更備妥60GHz 802.11ad/WiHD超高頻信號的測量與驗證解決方案。

無線射頻部分，艾法斯（AeroFlex）則推出符合3GPP Rel8~Rel11（LTE/LTE-A）規范的TM500、EAST500準基地臺測試系統。供OEM/ODM或實驗室機構做終端產品OTA （Over the Air）電磁測量。

在***有耕興（Sporton）的新竹實驗室，提供包含WiMax、4G LTE、WiHD／802.11ad／WiGig之測試，***檢驗科技（SGS）則提供4G LTE、WiFi 802.11a/b/g/n與ICT產品電磁兼容測試（EMC）。必維國際集團香港商立德國際（Bureau Veritas ADT；BV ADT）也提供全球WiMAX、LTE測試認證服務。

百佳泰（Allion）于2013年6月成為Wi-Fi CERTIFIED ac認證計畫的認證測試實驗室（ATL），并提供HDMI、DP、MHL、USB-IF USB3/3.1、SATA、SAS等連接器、纜線等規格認證與電氣特性檢驗服務。