創新突破／以軟帶硬跨國推動 毫米波技術產業化
毫米波技术应用在海、陆、空等领域，搭配低轨卫星通讯后形成无线宽频覆盖网络。
【撰文／赖宛靖】
5G网路及低轨卫星发展畅旺，使毫米波技术需求旺盛，进而带动市场发展。工研院研发「软硬整合毫米波技术」，协助台湾产业从晶片、模组到系统全面布局，扩大产业竞争力，荣获工研院产业化贡献奖金牌奖。
网路是现今社会人与人沟通及讯息传递的重要媒介，而毫米波（Millimeter Wave；mmWave）是应用于无线通信和雷达技术的射频频段，范围约略介于30GHz到300GHz之间，具有高频率、大频宽与低延迟的特性，适合串联大量的联网装置，在未来高通量（Broadband）地面与卫星通讯中享有巨大优势，因此5G网路仰赖毫米波来传输，其系统、模组和晶片技术的整合相形重要。
「毫米波技术的应用需求有两方面，其一是来自于地面的5G通讯网路，市场上称之为开放式无线接取网路（Open RAN），可在其中开发系统、模组或软体，该领域也是许多台商希望打入的市场；其二是在天空中的卫星通讯，尤其是SpaceX、Eutelsat OneWeb等低轨卫星通讯，因为低轨卫星通讯的频率主要是Ku频段（12-18GHz）和Ka频段（26.5-40GHz），其中Ka频段与5G毫米波行动通讯频段（24.25至71 GHz）部分重叠，因此很仰赖毫米波频段中会用到的元件、软硬体。」工研院资讯与通讯研究所组长许仁源表示。
从地面到太空 毫米波技术引领未来通讯
现有通讯系统主要覆盖范围为地面广域或都市、郊区，而毫米波技术则应用在海、陆、空等领域，搭配低轨卫星通讯后形成无线宽频覆盖网络，而5G毫米波基地台正是「固定无线接取」（FWA）的最后一哩路，也是未来物联网、智慧制造与云端运算等产业发展的重要应用领域。
毫米波技术需求的畅旺也带动相关市场蓬勃发展，现有的无线通讯系统对应的小型无线通讯基地台，多使用6GHz以下的频段，而毫米波的大频宽和高频率特性，需使用大量的天线阵列技术，搭配让射频从低频段升到高频段的升降频收发器及波束控制技术（Beamforming），以便基地台或卫星能与其连结地面终端进行定向通讯。许仁源点出，过去台湾通讯产业的核心晶片、模组甚至自主系统整合都需仰赖进口，关键技术均掌握在他人手上，为巩固产业发展的根基，工研院「以软带硬跨国推动毫米波技术产业化」，协助台湾产业从最前端的晶片、模组到系统，进行全面布局，擘划进入毫米波和卫星通讯市场的商机。
许仁源分析，在5G通讯系统中有些独特需求是产业必须注意的，其一是射频元件，举凡射频天线、射频晶片、射频模组或整个通讯系统，在法规和通讯协定上都须达到一定的品质与要求，并符合频道功率泄漏比（Adjacent Channel Leakage Ratio；ACLR）规定，以满足全球行动通讯标准组织3GPP规范；其二是讯号指向性的精确度，这与天线模组和天线阵列（Antenna Array）的设计息息相关。此外，因应毫米波朝卫星通讯的发展态势，欧美日等国都已制定卫星通讯标准和规范，台湾通讯业者想切入市场就必须了解相关规范。
通讯技术持续进化 技术平台引领产业进军市场
由于通讯产业涉及的软硬体层面广，为了加速产业发展，迅速掌握市场脉动，工研院协助有意投入通讯市场的企业「打通任督二脉」。许仁源说，研究团队从早期的2G、3G，到后来的4G LTE、WiMAX，再到5G及部分6G技术，根据不同通讯世代持续进行相关科专计划，迄今已近20年。早年聚焦于低频段通讯技术，随着毫米波技术兴起、天线阵列等技术应用多元，晶片需求也大幅增加。
过去，台湾产业在通讯零组件的ODM和OEM发展甚久，未来可持续提供天线模组和地面设备系统（UT）等服务；但于毫米波相关通讯晶片上，台湾尚缺乏生产设计能力，因此运用自身强大的半导体优势，强化通讯关键晶片和模组开发能力是必要的；另外，企业也应熟知卫星通讯协定与标准，除了解欧美日等国特规系统外，3GPP行动通讯标准也大力推动与卫星相关的开放式标准，如5G NTN和6G NTN等，如此一来，台湾产业不仅可以生产卫星通讯系统的零组件，也能进入端到端系统的开发。
透过「软硬整合毫米波技术」平台，协助关键零组件和模组业者一起进入市场，从已具基础的射频控制软体、接取软体到通讯协定软体，进入关键射频元件和天线阵列模组等以往较少涉足的领域，甚至是卫星通讯系统的建置，如卫星到地面终端的高移动速度传输、延迟时间和角度调整等，皆投入研究，透过该技术平台，强化国内关键元件、模组到系统的技术整备，以便落地实现垂直应用系统的开发，像是台湾已有射频晶片的IP与制程，可整合发展射频晶片和天线阵列模组供业界运用，逐步协助台湾打造毫米波产业链，走向高附加价值的5G毫米波通讯产业，确保台湾在全球通讯市场中的竞争力，实现产业升级与转型。
工研院协助台湾产业从最前端的晶片、模组到系统，进行全面布局，擘划进入毫米波和卫星通讯市场的商机。