毫米波發功 5G飆網動起來

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林品華、專利佈局情報分析團隊發表於 2016年7月4日

圖、毫米波技術市場預估及電信設備產品於各領域應用規模資料來源：Markets and Markets(2015)

邁入物聯網時代，首要核心關鍵在5G技術成熟，根據「2016愛立信行動趨勢報告」統計，預計2021年時全球將高達280億部連網裝置須上網，所以『網速』將是決定5G成敗的要素。在未來爆發性成長的資料傳輸量及超高速寬頻傳輸速度需求之下，至2020年需增加至少500MHz的新頻譜資源，因此，更需要使用到6GHz以上的高頻段頻譜，所以，投資毫米波技術研發是5G的發展重點之一，同時政府對於頻譜資源分配也是決定我國廠商未來能否吃到5G商機之所在。

毫米波英文名為Millimeter wave，泛指波長在1～10毫米範圍的電波，故取名毫米波，若換算成頻率，約在30G～300GHz範圍。由於頻寬達270GHz，頻寬大，對於頻率資源吃緊的電信業者具有高度吸引力。毫米波具有高傳輸速率、可短距高頻應用的特性，其他優點還有：波束窄，可分辨更近距的小目標或更清晰地觀察目標細節；元件尺寸較小，使毫米波系統更易小型化等。

依市場分析機構Markets and Markets(2015)的預測，毫米波技術市場正快速成長。在2015年市場約有2.982億美元，2020年將推升至16.691億美元的規模，2015～2020年複合成長率為42.7%。三大推力推動高成長，一是行動數據流量的成長；二是頻寬密集應用的需求；三是毫米波在小型基地台回傳(Backhaul)網路的高度使用。

目前應用毫米波頻段的最主要三大類產品，包含：電信設備(66%)、掃瞄系統(23%)、雷達與衛星通訊系統(7%)。其中的電信設備產品，也是目前最大宗的應用。2015～2020年的預估市場規模如下圖所示。這三大類產品的應用範圍相當廣泛，舉凡行動電信、消費與商業、軍事國防與航太、汽車與運輸、工業，甚至在健康醫療領域都有使用需求。

以應用的產業領域來看，目前毫米波電信設備在行動通訊的應用比重最高，由於電信業者將面對次世代通訊市場需求的挑戰，解決方式其一就是尋求毫米波頻段的解決方案，如毫米波移動回傳解決方案(mobile backhaul solutions)。面對未來極密集網路的趨勢，將提升移動回傳系統的需求，預計在2020年占技術市場需求的69%，約有7.436億美元的市場規模。

其次是在消費與商業領域的應用，包括無線感測器網路、機場安檢掃瞄及其它無線安全應用，而主要由掃瞄系統來驅動需求成長，如毫米波掃瞄儀能穿透衣物進行掃瞄，較傳統的處理時間為短且精準，在未來將可能取代傳統X光掃描器和金屬探測器。

再其次是應用在軍事國防與航太領域，毫米波可提供無線通訊網路中高頻訊號的測試、濾波和傳輸，並且優於傳統微波或紅外線感測技術，也能提供天線系統解決方案。輕巧化的毫米波雷達，更可應用在飛機與衛星平台，包括：自動化防碰撞預警感測器、自主巡航控制、機器人視覺、空中防禦監測與砲彈定位追蹤、導彈制導與追蹤，以及直昇機、無人機、無人車輛等碰撞預警系統。毫米波成像系統則可用於探測隱匿物品，如地底6英吋下的炸藥、金屬、陶瓷等，也可用於檢測服裝材質，或偵測多層衣物掩蔽下的金屬武器、塑料炸藥、毒品等違禁品。

雖然毫米波有其侷限性，如受大氣吸收衰減嚴重，但這些限制可利用適當的天線功率(antenna power)選擇加以克服。因此在汽車與運輸領域，毫米波技術能應用在低能見度下的安全系統，使汽車雷達提供多種用途，如：盲點檢測、防碰撞警告、車道偏離警告、自動巡航控制系統。同樣應用在海洋雷達上，也可提供這些防碰撞與距離差距的分析。

由於毫米波裝置不斷地小型化，也增加了工業化使用程度。毫米波距離感測器即是其中一項應用，例如在採礦業與化工業等惡劣的產業偵測環境，毫米波距離感測器提供出一項絕佳的選擇。

至於在健康醫療領域，毫米波療法是毫米波發射器在醫療上的應用，是項減輕疼痛的新技術。毫米波是極高頻的天然電磁波，透過與人體自然頻率的接觸，有助於健康細胞的生長，是種電子同類療法，然而這項技術還在初期階段。

（作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心副研究員）

（本文刊登於經濟日報2016/07/03）

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