5G
5G落地垂直應用 製造/醫療/娛樂摩拳擦掌
5G時代開始,利用5G高速、低延遲、大頻寬等特性,除了可以實現遠距醫療,讓醫療資源分配更平均、緊急救難更即時之外,也能讓工業製造更安全,同時提升娛樂應用體驗。
醫療/工業蓄勢待發
遠傳電信協理汪以仁(圖1)表示,目前5G真正商用的國家有韓國、美國,而英國、瑞士也積極邁向商轉,另外,中國已經核發四張5G牌照。繼2018年11月韓國首先開台之後,到了2019年底之前有望看到超過40家電信公司啟動5G商轉。由此可以看出5G的發展動能非常強大,和4G初期發展速度相比明顯快了很多。5G時代已經正式開始。
圖1 遠傳電信協理汪以仁表示,5G發展加足馬力,5G時代已經正式開始。
根據全球半導體聯盟(GSA)統計,到2019年5月底為止已經有90多個國家,230多家電信業者已經開始投資5G,所謂投資包括了已經商轉、正在布建網路、已經取得執照和開始進行測試等動作。隨著5G商轉的齒輪開始運作,垂直產業首先跟上,在遠距醫療、智慧製造、智慧電網、機器人等領域皆可以看到與5G結合的相關應用。
CEVA手機寬頻業務發展經理Emmanuel Gresset(圖2)表示,5G在汽車、運輸、媒體、工業製造、物流、資產追蹤、能源、公用事業、醫療保健、農業和智慧城市等垂直產業將發揮最大的價值。
圖2 CEVA手機寬頻業務發展經理Emmanuel Gresset表示,5G在垂直產業將發揮其最大價值。
遠距醫療讓診斷沒有時差
賽靈思通訊業務部門主管總監Gilles Garcia表示,預期醫療應用將是第一波體驗5G網路的垂直領域。
5G的即時性能夠近乎零時差地傳送醫療資料與訊息,大頻寬則能傳遞高解析度動態醫療資料,高速穩定的5G可以讓醫療訊息不中斷,而利用5G私有網路及專屬服務也可以保障個資資安,守護病患個資。
利用5G高速低延遲特性,使內建行動智慧手術室的卡車即使在高速進行中,依然可以藉由5G,將行動手術室中患者患部影像與各項監測數據傳至手提式多螢幕顯示終端,讓醫生即時提供建議。
汪以仁指出,值得一提的垂直產業應用有NTT DOCOMO做的遠距醫療案例。藉由5G讓都市醫學中心的醫師能夠協助偏遠地區診所內的醫護人員做醫療診斷,例如利用5G的高速低延遲做遠端超音波掃描,在遠端醫療中心的醫師可以看到沒有延遲的清晰影像,並提供即時的指示與協助。另一個醫療相關的應用則是將醫療儀器放在車上,讓這輛車四處巡迴,車子藉由5G和醫學中心連線。除了出動到各公司做員工健檢,也可以到偏遠地區當作移動診所,而若有災害發生也可以立刻進入現場進行緊急醫療服務。由於車內能放置的資源有限,因此一定會需要後端的支援,後端支援就有賴網路服務,5G在此可以提供大量的資料傳輸以及超低延遲的連接。
智慧工廠安全有效率
Garcia也提到,在工業領域上,可以觀察到工業物聯網(IIoT)結合5G(低延遲、低流量、數以百萬計的感測器等)將是一個重要市場,各界面臨的挑戰將環繞在物聯網感測器上的電池續航力、低延遲需求與極低的流量頻寬,而且在感測到像火災警報、機器人出問題或溫度攀升等關鍵時刻,必須要能將資訊即時送出。5G能為工業物聯網增添必要的大規模連網能力,讓從智慧感測器到機器人等廣泛的應用迅速崛起。
產業情報研究所(MIC)資深產業顧問兼主任張奇表示,5G不僅提升智慧製造生產效率、提升良率,同時也能促進人機協作與製造環境公共安全。目前KT、SKT、LG U+、微軟、愛立信(Ericsson)等大廠皆開始布局智慧工廠,藉由數據結合虛擬影像來提升作業效率與準確率。利用5G配合AR和混合實境(Mixed Reality, MR),進行虛實模擬、遠端控制,幫助現場人員突破環境限制,進而達到更好的檢修、組裝、監控效果。
另外,KT透過5G進行全面人物監控,結合影像辨識掌握工廠變化,隨時警示即刻反應;Intel也與ABB、HP合作,藉由AI、機器視覺結合5G型成虛擬圍牆,保障人機協作安全。透過5G的即時通訊能力,實現工業4.0掌握製造現場人物動向,提升緊急應變能力,並用5G結合AI即時辨識反應提升安全精準度。
汪以仁說明,韓國在2018年12月第一波商轉推出的都是垂直領域的應用。SK電訊推出了5G AI機器,與汽車零件製造廠商合作,幫助他們把產線上原有的AI技術和5G相結合。KT商轉時的應用則是在首爾的貿易大廈設置雲端導覽機器人,利用5G快速將資訊上傳至雲端。LG U+提供的服務則是用5G協助客戶遠端遙控牽引機。
現在已經有非常多業者投入垂直領域5G應用測試,其中有智慧工廠、智慧製造、機器人、遠距醫療、遠距安防、車聯網、自駕車等等,另外,英特爾(Intel)和微軟(Microsoft)都高調表示要利用5G發展智慧零售。
垂直產業催生專網需求
專網(Private Cellular Network)是為了特定用途,由企業或組織自行付費建置限定區域內之行動網路基礎建設,而該網路只限於特定用戶可使用。專網具有網路涵蓋廣、延遲低、容量大、安全性高且能夠自主控管網路的特色,因此對垂直領域而言,是否建置專網將是必須考慮的議題之一。據MIC統計,2018年全球行動專網市場規模為113億美元,估計到2025年將成
圖3 全球行動專網市場規模將以倍速成長。
資料來源:MIC
長超過兩倍達到372億美元(圖3)。
Nokia台港澳業務銷售總監鄭志中指出,5G開始服務,大家不斷討論究竟哪些應用需要如此的高速度與低延遲?其實除了現在已經開始布局的製造業、遠距醫療等垂直產業,他相信對消費者而言,網路速度必定也是越快越好的。至於在垂直產業的應用對涵蓋、延遲性及安全等要求更加嚴格,專網建置需求應運而生。台灣的企業深怕技術設備落於人後,對5G專網建置早已躍躍欲試,然而目前電信營運商與企業在認知上仍有些許落差,是否會有企業專用頻譜還要靠各方共同努力找到最好的運作方式。
對此,汪以仁提出他的看法,表示支持建置專網,但對企業專用頻譜仍持保留態度。由於頻譜是有限資源,應該發揮最大效益。若切割專用頻譜給垂直產業,電信業者能夠提供給消費者的頻譜資源將會減少。同時,若企業對建置網路的技術不熟悉,也可能影響整個產業的發展速度。汪以仁表示,電信業者可以協助建置專網,並利用邊緣運算(Edge Computing)來保障企業的資料安全,讓企業可以專注於本身的技術發展等等,藉由跨產業合作、凝聚共識,一同實現5G專網建置。
工研院資訊與通訊研究所所長闕志克(圖4)表示,目前台電已在金門投入實驗網路,希望藉由專網將不一樣的設施連結起來,目標是能夠推廣回本島的應用。企業、工研院、電信營運商三方有不同的立場與角色,可以透過分工合作,將5G專網系統的建置與營運,調整出適合的商業模式,並在未來幾年向全球市場擴散,有機會為台灣開創5G時代的新商機。
圖4 工研院資訊與通訊研究所所長闕志克認為,企業、政府和電信業者應齊心協力,找到最好的合作模式。
消費者應用隨後跟上
除了垂直產業的應用之外,5G在消費者娛樂產業方面的應用也將不落人後。2020年日本冬奧有望看到以VR觀賞3D全景轉播畫面,相信各種賽事、表演活動也將隨後跟上。另外,雲端遊戲(Cloud Gaming)也是備受看好的產業之一,有了5G助力,雲端遊戲不用再擔心延遲問題,玩家需要的硬體設備也可以更簡單。
5G結合影視媒體新風貌
5G結合影視媒體也是新興應用之一,汪以仁舉例說明,可以在球場、音樂會、演唱會等場地設置5G,讓觀眾用多視角等方式體驗演唱會、觀賞大型活動。這個部分最終的應用是在消費者,但5G時代消費者的應用從發想到完成,跟4G將會有很大的不同。
雖然最終用戶是消費者,但對電信業者而言的商業模式會差很多,不再是單純的企業對消費者(B2C),可能會是企業對企業對消費者(B2B2C),甚至是更複雜的商業合作過程。以球賽來說,要讓消費者用VR、多視角的方式欣賞球賽,運作將會牽涉到球隊本身、球場營運單位、電視轉播單位和電信業者,這四方要能夠合作無間,才能提供良好的服務給消費者,和3G、4G時代只要有網路就有服務的情況已經不同。
雲端遊戲前景好
鄭志中表示,5G具備快速、低延遲、大頻寬等特性,隨著各國開始陸續商轉,大家也引頸期待新興應用登場。目前許多企業都在布局雲端遊戲領域,遊戲串流要有好的使用體驗,關鍵因素之一就是網路速度。其中,在近日的電子娛樂展(E3 2019)就有兩大重要發表,一個是Google的Stadia Pro,另一個則是微軟的Project xCloud。
雲端遊戲將帶來的影響是讓遊戲玩家不再需要依賴高效能的硬體設備,有了5G高速低延遲特性助力,雲端遊戲將運算放上雲端,不需高效能PC也可以享受流暢的遊戲體驗。同時,5G結合邊緣雲(Edge Cloud)的架構,在邊緣雲進行運算,不用將所有資訊都傳送到中央雲(Central Cloud),進而讓延遲再降低。
鄭志中指出,遊戲玩家對速度的需求比一般用戶更高,過去4G時代遊戲玩家被侷限於非使用高效能PC不可,否則就難以達到順暢的遊戲體驗。雲端遊戲雖可讓消費者不再需要仰賴高效能PC,但Edge Cloud的概念也非常重要。因為Central Cloud可能距離非常遙遠,加上用戶一多,就可能壅塞。因此將運算放到邊緣,可以讓5G低延遲的特性發揮得更淋漓盡致。據悉,xCloud將會在2019年10月推出,玩家將可以在各種不同的平台上暢玩Xbox的遊戲。另外,Stadia Pro則預計於11月推出。
汪以仁也說明,雲端遊戲讓電腦不需要非常高的效能就可以進行電競,由於運算是在雲端,設備的成本就可以降低,電競的推廣也就更加容易。但是要達到良好的效果網路一定要非常快,因此5G就比4G更適合雲端遊戲的電競。
應材22億美元購併國際電氣 鞏固龍頭地位
為擴大5G、人工智慧(AI)等新興市場,以及持續鞏固市場龍頭寶座,應用材料(Applied Materials)宣布以22億美元收購競爭對手國際電氣(Kokusai Electric)。應材指出,此一購併案將會為公司帶來互補、領導性的批量晶圓製程系統業務,為應用材料增加全球客戶服務業務與客戶支援能力;另外,當交易完成時將對非GAAP每股盈餘產生立即性的增值。
應用材料公司總裁暨執行長Gary Dickerson表示,國際電氣擁有堅實的創新文化與客戶關係,著墨於半導體設備市場的快速成長領域;而隨著國際電氣優秀團隊的加入,應材將為客戶加速創新,為股東開創更大的價值。
國際電氣為半導體批量製程系統與服務公司,旗下客戶包括記憶體、晶圓代工、邏輯等,同時在日本與亞洲有堅實的客戶關係,並具備完善的供應鏈和製造能力。
應材認為,國際電氣原有的製程系統,與該公司在單晶圓製程系統的產品線互補,而這樁購併案交易完成後,國際電氣將會納入應材半導體產品事業群其中一支,並持續在日本發展,且在日本的富山與南韓天安市皆分別設有技術中心與製造中心。應材董事會已通過這樁交易案,預計整樁交易案會於12個月內完成,須經監管部門核准及符合其他慣例成交條件。
另一方面,國際電氣也希望透過此一購併,運用應材的業務基礎(結合自身原有業務優勢),為客戶提供更好的服務和價值;利用應材和自身技術、研發結構、人力資源,進一步加大研發力道,加快實現5G、人工智慧等創新應用;最後則是透過應材和國際電氣全球分公司之間的協同效應,加強銷售、生產能力,藉此提高服務品質和增強供應鏈。
國際電氣總裁暨執行長金井史幸指出,與應用材料公司合併,對客戶與員工而言都十分具吸引力,我們欣見國際電氣資深團隊與應材全球發展、客戶支援與服務能力相互融合;此一合併案能加速雙方能力,為客戶帶進耳目一新的技術。
XR開發者黑客松大賽挑戰產業殺手級應用
「XR Hack Fest 開發者黑客松大賽」將於7月26~28日嗚槍起跑。因應XR的產業擴張趨勢,有別於前三屆的內容開發與創作主軸,今年更新增「產業應用開發組」針對市面上新出品的XR新裝置,包含眼球追蹤技術與六軸一體機,進行全感官的產業應用發想實現。
2019 XR開發者黑客松大賽即日起在活動網站受理報名,今年獎金更加倍,募集全台XR新創、在校學生一同到場較勁,看誰能預見XR產業的下一個引爆區?獲獎團隊可有機會於HTC VIVEPORT上架成為熱銷產品!
5G+XR=智慧空間的無限潛力!「2019 XR Hack Fest XR開發者黑客松大賽」由經濟部、文化部以及國發會共同指導。並由經濟部數位經濟產業推動辦公室(DEIPO)、社團法人台灣虛擬及擴增實境產業協會(TAVAR)、XR EXPRESS Taiwan 計畫(簡稱 XR EXPRESS TW)共同主辦。Digi Space實境共創、HTC也成為今年度大賽的協辦單位,為XR開發者的產業應用新發現開啟探索之旅!為鼓勵中南部開發者更積極參與,今年也加開高雄賽區同步舉行賽事。
社團法人台灣虛擬及擴增實境產業協會(TAVAR)理事長謝京蓓指出,5G技術解決XR在應用上的許多痛點,感謝政府持續支持台灣XR自開發原創到市場商轉的產業鏈,對於XR開發者而言,今年賽事更挑戰市場應用想像力,在日常生活、工業智造、教育文化、農業科技、智慧城市等應用,商機無止盡,敬請期待今年的XR產業盛會!」並呼籲全台各界高手組隊至網站報:http://xrhackfest.tw。
是德全新PathWave Design 2020軟體套件登場
是德科技(Keysight)日前發表PathWave Design 2020軟體套件,內含是德科技最尖端的電子設計自動化軟體,以加速射頻、微波、5G和汽車設計的設計流程。
PathWave Design 2020軟體套件包含下列最先進的旗艦產品:PathWave Advanced Design System(ADS)2020、PathWave RFIC Design(GoldenGate)2020、PathWave System Design(SystemVue)2020 和 PathWave RF Synthesis(Genesys)2020。
近來,各種創新科技正努力突破電子設計的極限,包括延長電池續航力、縮小元件體積,並有效加強整合。隨著使用者傳輸的資料量激增,設計要求也變得更嚴苛而複雜。在分析資料並找出其關聯性時,必須運用到形形色色各自為政的設計工具,反而帶來無謂的麻煩。
根據是德科技進行的調查,找出資料關聯性和整合軟體,已成為設計測試工程師最大的壓力來源。根據這項調查,超過90%受訪者希望透過高度整合的產品研發解決方案,更輕易地分享資料,以縮短將產品推出問市的時間。
PathWave Design 2020軟體套件可協助工程人員以更短的時間完成設計和模擬,進而加速產品研發流程。該軟體套件提供程式庫和客製化模擬器,以縮短設定時間,而自動化功能則可顯著減少人力浪費。如此一來,工程師可無縫地整合電路設計、電磁模擬、布局功能,以及系統級建模,進而縮短匯入和匯出設計的時間,避免因更換工具而產生失誤。PathWave Design 2020經過增強的資料分析特性,可加速分析流程,讓工程師能及時做出設計決策。
是德科技設計與測試軟體副總裁Todd Cutler表示,提高產品研發流程的效率,一直是業界面臨的一大挑戰,尤其是在設計和模擬階段。是德科技的PathWave Design 2020為工程人員提供最先進的工具和軟體,使其得以縮短整個設計週期,避免專案延誤,讓射頻、微波、5G和自動化功能流程更有效率。」
PathWave 是支援敏捷和互連設計與測試的軟體。此外,它結合了先進的資料分析功能,可為開發和製造團隊提供即時、可操作的洞察力。
現在就是未來 5G技術/服務/應用大躍進
行動寬頻堂堂邁入第五代,3GPP 5G新無線電(New Radio, NR)核心技術架構Release 15,甫於2018年6月通過,2018年底便有電信營運商宣布開台,2019年4月美、韓相繼商轉,中國在6月初提前釋出四張5G執照,就連原本計畫2020年才拍賣5G頻譜的台灣,也傳出將提前於2019年底釋照,2020年商轉上路。相較於4G LTE推廣初期的2010~2012年,5G的商轉進度十分迅速。
儘管近期許多消息傳出,5G網路體驗差強人意,沒有預期的順暢與便利感,但5G是未來十年最重要的科技發展引擎,所謂科技力即國力,5G落後意味未來國力的落後,這或許就是各國競相推動5G提前開台的原因,5G將帶動龐大的科技經濟產值,關注的各方都不想在發展的過程中落後。但高規格的平台需要相得益彰的應用以帶動市場的發展,5G的殺手級應用是甚麼?更是投入市場的廠商亟欲挖掘的重點。
5G為未來15年經濟火車頭
5G將是下一階段科技發展的重要動力,根據GSMA的預估,5G在未來15年將帶動全球經濟增加2.2兆美元,受益最大的領域為公用事業。資策會MIC認為,2019年底之前,全球將有21個國家/區域,近40家電信營運商推出5G商用服務,釋照、開台動作越來越積極,也將帶動從上游晶片、設備、終端裝置到軟體、服務等不同層面的龐大商機,以5G智慧型手機為例,2019年5G手機出貨量預估達460萬支,2020年採用5G SoC的手機即將上市,最重要的iPhone 5G也可望問世,2020年5G手機出貨大幅成長至7,400萬支,2021年更將成長至1.86億支。
另外,5G大幅提升行動通訊的各項技術表現,高頻寬、低延遲、大量連結的目標,也讓網路建設需求較過去幾代更高,Nokia台港澳業務銷售總監鄭志中舉例,3G時代布建基地台,單一營運商只需要300~600個基地台就可以達成全台覆蓋率,4G時代提升到上千個,5G除了中低頻段之外,還納入了高頻毫米波,其電波特性傳輸距離短易衰減,被物體阻擋、遮蔽訊號傳輸也會中斷,因此5G時代基地台數量恐怕需要上萬座。
數百公尺內短距離的高速傳輸要倚靠小型基地台(Small Cell),根據資策會MIC的研究顯示,5G小型基地台從2019年開始逐步發展,隨著全球5G商轉加溫,未來幾年小型基地台數量也將持續成長,至2025年市場規模將超過840萬台,具備5G功能的小型基地台數量約518萬台(圖1)。5G小型基地台初期主要新建或升級為非獨立式(Non Standalone, NSA)基地台,前兩年與獨立式(Standalone, SA)基地台一同發展,至2023年左右5G獨立式基地台成為主流。預估2024~2025年之間營運商5G網路將慢慢升級為獨立式網路架構,非獨立式基地台將逐步退場。
圖1 2018~2025年全球新建/升級之小型基地台市場趨勢
資料來源:SCF、資策會MIC(1/2019)
R16規範協助5G標準完善
R15是第一版的5G技術規範,目前已經商轉的服務,各項客觀技術條件都在早期階段,包括5G晶片為初代、5G手機選擇尚少、營運商網路布建剛起步,技術尚未成熟,效能還有很大的優化空間,而在規格制定上,3GPP還在研討下一個R16版本的規範內容,資策會智慧系統研究所研究工程師李永台(圖2)說明,在5G技術的發展規劃中,R15屬於5G Phase1第一階段,R16則是5G Phase2,R16版本會強化R15不足的部分,讓5G技術更臻完善。
圖2 資策會智慧系統研究所研究工程師李永台
5G分離式元件,可將功耗及封裝尺寸降低高達50%。
2019年3月R16版本正式進入工作階段,達成初步共識後,會持續進行修正與強化,預計2020年6月完成版本規格的最終定案。李永台指出,R16會討論終端省電功能,將5G訊號運行於非授權頻段的NR-Unlicense,車聯網V2X,低延遲工業物聯網(IIoT)、與私網相關的FAPI介面、定位功能(Positioning)與移動性的強化等。
現階段5G需要全面的技術改善,ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇指出,目前5G網路建設尚處於初期階段,還需要不斷完善和優化,以提高訊號覆蓋和使用者體驗,這個過程需要二到三年、甚至更長的時間。在2019年,5G以NSA組網為主,覆蓋熱點區域和室內場所,強化eMBB高速上網體驗;到2020年時,隨著SA網路的成熟和部署,5G將支援mMTC物聯網聯結和URLLC低延遲、高可靠度服務,加速社會的數位化轉型。
新應用為市場健康發展關鍵
針對5G的三大目標願景,要達成低延遲與高可靠度傳輸,必須透過迷你時槽(Mini-slot)與超低錯誤率編碼策略,不過缺點是會降低頻譜使用效率,也就是必須犧牲傳輸速率。高傳輸速率部分,6GHz以下使用100MHz頻寬,最高速率可達1.5Gbps;而在高頻毫米波的加持之下,終端2T/4R,使用400MHz頻寬,峰值速率預期可達下載(DL)7.1Gbps,上傳(UL)1Gbps。大規模聯結方面,以4G NB-IoT來看,需要支援信令簡化,若基地台布建不夠密集,則需要更大的頻寬,因此每平方公里100萬節點連結目標難以達成,因此後續標準也將討論NB-IoT的發展可能。
過去幾代行動通訊都是以消費性應用為主,現階段商轉的服務也從這個角度被檢視,但就算是500~700Mbps的傳輸速率,在現有的應用上,也少有迫切需要長時使用這麼高的頻寬,許多調查已經指出,行動通訊的發展趨勢,包括:網路資料量、傳輸速率都將持續提升,但是每用戶平均收入(Average Revenue Per User, ARPU)下滑趨勢將不再逆轉,數據服務可能無法再刺激營收成長,這也是電信營運商對5G投資異常謹慎的原因。
所以5G的藍海在哪裡?因為不管技術發展與產業推動多麼積極,最後都需要市場需求來支撐,目前看來消費者期待電信營運商提供數百Mbps的傳輸速率與無限的傳輸流量,但付出更少的資費。因此,5G新應用就成為廠商關注的重點,中華電信認為,VR/AR/360度環景、車聯網、雲端辦公、雲端遊戲、智慧工廠、智慧城市、無線醫療、無人機、物聯網、社交網路的影音直播等十大應用,為5G時代深具潛力的商機。
布局技術/產品迎商機
而哪些應用可以在這兩年迅速發展、竄起?為廠商賺進5G第一桶金,哪些應用含金量最高?可以創造最大規模商機,哪些應用又需要比較長時間醞釀發展?想必是所有廠商持續關注的重點。而除了密切關注5G新應用的發展動態之外,廠商現階段的重點更在優化自身的技術與解決方案,英飛凌大中華區射頻及感測元件部門行銷總監麥正奇說,5G發展一個廣泛又綿密部署的網路(圖3),在這些多樣化的聯結方式與應用中,廠商應藉由現有的技術基礎找到可以發揮的市場,並布局未來的商機。
圖3 5G eMBB多樣聯結與網路架構
可編程元件廠商賽靈思(Xilinx)以其彈性化特性,協助局端設備開發,該公司通訊業務部門主管總監Gilles Garcia(圖4)表示,以室外基地台為例,由於空間有限,對於天線的尺寸、承重都有很高的要求,傳統的天線難以滿足高度整合小型化的特點,Xilinx希望協助減少終端產品使用晶片的數量、降低功耗並提高系統設計的效率。藉由取代分離式元件,可將功耗及封裝尺寸降低高達50%。
圖4 賽靈思通訊業務部門主管總監Gilles Garcia
2017年2月,Xilinx宣布推出第一款採用RF級類比技術的RFSoC元件,將ADC/DAC和SD-FEC與SoC整合,第一代產品主要應用4GHz及以下頻段,並於2019年2月推出第二代/第三代RFSoC產品,藉以滿足5GHz/6GHz的應用需求。Garcia表示,第二代RFSoC元件,於2019年6月投入量產;第三代RFSoC元件則能在RF資料轉換器子系統中支援6GHz以下頻段直接射頻取樣、提供延伸毫米波介面,並減少20%的功耗,預計於2019下半年問市。省去分離式元件能減少50%的功耗與元件空間,適合大規模多輸入多輸出(Massive MIMO)基地台系統應用。
目前毫米波的效能表現是許多廠商頭痛的問題之一,麥正奇直言,毫米波可以為高速傳輸帶來突破性的發展,但其訊號易衰減的問題也讓RF廠商吃盡苦頭,波束成形在傳送與接收端的對位非常重要,軟體設計難度頗高,還須時間發展;另外,毫米波高頻特性讓元件可以微小化,因此手機CPU廠商希望可以將RF、濾波器、功率放大器(PA)、天線等射頻前端整合成單一元件AiP(Antenna in...
2024年全球車聯網產業規模突破450億美元
車聯網產業發展迅速,除了車廠之外各國政府也積極推動法規的訂定,強化車輛主動安全系統的建置,加上5G服務的陸續商轉,根據產業研究機構Ameri Research研究指出,預計到2024年全球車聯網產業規模將突破450億美元,其中以北美與歐洲市場規模最大,也將帶領車聯網產業的發展。
2019年車聯網產業規模將超過260億美元,北美市場規模約100億美元,歐洲市場規模約120億美元,到2020年以後5G V2X服務陸續導入市場,為車聯網產業發展提供更大發展動能,到2024年整體產業規模突破450億美元,其中北美市場約170億美元,歐洲市場產業規模更將挑戰200億美元,同時亞太市場發展也將持續加速。
技術/基礎建設相繼完成 5G通訊/應用正式上路
本研究回溯2018年第四季全球5G市場的關鍵發展。其中包括美國營運商AT&T以及Verizon皆發表5G網路與裝置,並且詳細介紹2019年上半年新增更多裝置與擴大網路範圍的計畫。其他重要服務供應商5G進展,包括南韓三家營運商在特定區域推出5G服務;在歐洲,Vodafone與BT/EE皆進一步確立計畫,並且於2019年推出覆蓋範圍達一定程度的5G網路。另外,Three UK宣布推出固定無線存取(FWA)服務的計畫,希望能藉由5G成為英國固定寬頻網路市場的關鍵廠商。
服務供應商發展狀況
2018年,全球各大電信業者皆紛紛積極推動5G基礎建設,並同時推動更多裝置以及擴大網路範圍,5G相關服務已經在2018第四季相繼出爐。
AT&T推出行動5G服務
AT&T於2018年12月18日在12個城市部分地區推出5G行動網路,而幾天後Netgear Nighthawk 5G行動熱點裝置也上路。
AT&T表示,該5G行動裝置將會使用基於標準的商用行動網路,領先全球。公司計畫於2019年上半年將5G網路擴展至七個城市部分地區,包括:拉斯維加斯、洛杉磯、納希維爾、奧蘭多、聖地牙哥、舊金山,以及聖荷西。不過,在初始階段,該裝置與服務計畫並不會開放購買。
俄羅斯Beeline於莫斯科設立5G叢集
Beeline電信(母公司為Veon Russia)與莫斯科市政府簽署合作開發協議,範圍涵蓋城市內的通訊、資訊與電信技術。
基於合作協議,Beeline將執行虛擬實境(VR)與擴增實境(AR)、物聯網(IoT)以及智慧城市發展的試行計畫。Beeline計畫於2019年在莫斯科部署5G試行網路,並在城市內設立永久的商用5G小型基地台叢集(Cluster)。
南韓營運商同步推出5G服務
南韓SK電信(SK Telecom)、LG Uplus與韓國電信公司(KT)啟用覆蓋範圍有限的5G網路,供企業用戶使用。2019年第一季5G智慧型手機有望問世,三家營運商也計畫在屆時推出更普及的5G商用網路。
TIM/愛立信/高通展示5G NR毫米波技術
TIM、愛立信與高通表示已成功完成歐洲首個5G NR毫米波(mmWave)視訊通話。該通話採用具備智慧型手機規格的測試裝置,由高通5G數據機驅動,以及愛立信的網路基礎設施元件。測試的服務包括遠端駕駛汽車、VR、遠端控制工業機器人、遠端觸覺控制系統,以及多玩家互動AR電玩遊戲。
Tele2與Telenor將共同打造5G網路
瑞典電信公司Tele2與挪威電信公司Telenor宣布將合作於瑞典建立全國性5G網路。基於現有4G網路共享協議,兩家營運商已就推行細節達成共識,並計畫於2019年下半年開始執行。根據Tele2與Telenor最新計畫內容,其共享行動網路覆蓋範圍將擴大50%,並於2020年為首批消費者提供5G功能。5G網路部署預計從大城市開始,再擴及至渡假勝地。
希臘Cosmote進行5G測試
德國電信(DT)旗下的希臘Cosmote電信已於5G試點城市Zografou進行5G網路測試。該測試網速達12Gbps。Cosmote並與諾基亞合作展示多元5G使用案例,包括VR醫療程序模擬、全景通話、使用5G即時自動化與機器人協作來平衡一顆球,以及透過VR實現360度4K直播。
MTN/愛立信/Netstar於南非進行5G測試
MTN南非公司與愛立信宣布進行5G商用測試,將固定無線接入站點安裝在科技公司Netstar的Midrand總部。MTN南非公司表示,團隊正在討論推出必要額外頻譜的迫切性,應包括主要3.5GHz頻段的5G頻譜。
在實地部署後,MTN計畫測試其他5G使用案例。愛立信5G技術採用28GHz頻段,總工作頻寬達100MHz,使用愛立信的測試天線並整合無線電單元,以及英特爾5G FWA用戶端設備。Netstar員工可以利用多個W-Fi存取點連接5G測試網路。
Three UK支持5G家用寬頻網路
根據英國電信公司Three UK委託Ovum進行的研究指出,英國固網用戶達2,600萬,而5G FWA將可以取代85%的傳統固網連線,並提供相等或是更快網速,Three UK也預計推出此技術。研究指出,部署5G FWA的成本比光纖網路便宜近50%,而且可以更快實施,成為家用寬頻網路的可行替代方案。
Ovum首席分析師Dario Talmesio表示,考量光纖網路普及性低,部署成本又高,5G無線網路成為替代固網寬頻的可行方案。英國持續進行光纖網路部署,5G無線網路是更快且更具經濟效益的解決方案,以滿足消費者快速成長的數據需求。
EE宣布2019年5G啟用計畫細節
英國EE電信宣布於2019年在英國16個城市的鬧區推出5G服務,屆時也將發表5G智慧型手機,以及支援5G寬頻、具備外部天線的家用路由器。與此同時,EE也著手打造下一代5G核心網路,具備基於雲原生基礎架構的虛擬網路功能。首批於2019年升級至5G的1,500個地點占EE整體網路數據的25%,但僅覆蓋英國15%的人口。
EE的5G部署策略取決於鬧區的企業用戶與一般網路用戶數量,以及這些用戶的數據用量。EE將每個5G站點的傳輸速度升級至10Gbps鏈結,並於倫敦金絲雀碼頭地區與東倫敦試點測試新鏈結。最熱鬧的站點將有五個4G頻譜載波支援新的5G頻譜。
Vodafone確立2019~2020年於歐洲啟用5G服務
Vodafone跟進幾大本地電信商腳步,宣布2019~2020年將於歐洲推出5G服務,起初將鎖定人口密集的都市地區。Vodafone提到,5G的頻譜與能源效率皆提升,每GB的成本最高可以降低10倍,幫助集團在未來網路流量快速成長的情況下,仍能有效控制網路營運成本。
Turkcell與三星於土耳其進行首次5G直播測試
土耳其電信公司Turkcell與三星在土耳其推出5G直播活動,使用已經上線的5G網路進行4K超高清直播串流、雲端遊戲、360度攝影與VR串流。
該測試使用Turkcell基礎設施與三星5G FWA設備,此一測試也呼應該公司的5G發展野心,Turkcell目標是成為全球首批推出商用5G服務的營運商,並加速當地汽車、農業與醫療產業的數位化。
南非ISP業者Rain朝5G FWA邁進
南非網路服務供應商(ISP)Rain正著手推出5G固定無線寬頻服務,並找來華為和諾基亞合作。Rain的5G網路將首先應用在提供家庭和中小企業用戶超寬頻服務,最終導入物聯網、智慧城市與自駕車。Rain將利用現有分配到的頻譜及LTE網路,建構使用3.6GHz頻譜的5G網路。透過設施共享與利用現有基礎設施,有助於Rain以快速且節省成本的方式推出5G網路。
Telia更新芬蘭5G部署計畫
北歐電信集團Telia將於2019年在芬蘭啟用商用5G服務,使用近期於3.5GHz拍賣上得標的頻譜。在2018年第三季,Telia已在赫爾辛基市中心推出前期商用5G網路。該營運商表示,2020年前5G相關投資僅維持一定金額,到2020年後才會「逐漸取代」現有4G相關投資。這符合Telia的5G發展策略,也就是要及早瞭解5G帶給客戶的潛在價值。
Verizon推出5G服務
Verizon已於美國五城市特定區域啟用前期商用5G固定無線網路。名為5G Home的網路服務基於由Verizon領導的開放5G TF網路標準,該公司稱其為「提供超高速Wi-Fi的下一代家用寬頻網路服務。」
技術進展
2018年全球各大電信業者皆紛紛積極推動5G基礎建設,本節則是彙整各大電信業者與其合作夥伴於5G技術上有何新進展,以在2019年推出更多5G應用服務。
Verizon與三星在2019年初發表5G智慧型手機
Verizon與三星計畫於2019年上半年推出全球首款商用5G智慧型手機。1月時兩家公司展示概念驗證(POC)階段的5G裝置,由高通新Snapdragon行動平台驅動,搭配Snapdragon X50 5G NR數據機,以及整合射頻收發器、射頻前端與天線元件的天線模組。
兩公司表示,Verizon的5G行動網路將於2019年初上路並快速擴展。Verizon於2018年10月推出全球首個5G商用網路「5G Home」,在休士頓、印第安納波利斯、洛杉磯與沙加緬度正式啟用。
高通與關鍵合作夥伴奠定5G里程碑
高通與合作夥伴利用連接已上線5G網路的智慧型手機測試5G晶片組,朝5G大規模採用更進一步。AT&T、EE、Telstra以及Verizon、愛立信、三星、摩托羅拉、Netgear與Inseego皆計畫於2019年上半年起推出採用高通5G晶片組的5G服務。高通與諾基亞已實現在毫米波與sub-6GHz頻譜的空中下載(OTA)5G...
是德推出調變失真分析測試解決方案
是德科技(Keysight)新推出的調變失真分析測試套件,成功助Qorvo一臂之力,使其能夠在製造測試階段,準確分析5G毫米波前端模組效能。
Qorvo是射頻解決方案供應商,主打無線基礎設施和國防應用,該公司近來選擇使用是德科技全新的調變失真分析測試套件來量測寬頻調變信號,讓頻寬最高可達43GHz的前端科技,能夠通過第三代合作夥伴計劃(3GPP)指定的5G NR測試。這次新增的製造測試功能,可以提高客戶在整個產品生命週期的系統產量。
為了確保穩定且有效率的5G毫米波通訊,工程師必須在設計、驗證和製造的一貫流程中,嚴格測試積體電路(IC)元件在線性和非線性條件下的效能。是德科技新推出的調變失真應用軟體,可與旗下的PNA-X向量網路分析儀緊密整合。如此一來,5G IC和FEM設計人員就可透過調變寬頻信號激發,準確、可重複並快速地進行元件特性分析。
是德科技無線測試事業群副總裁Kailash Narayanan表示,是德科技與Qorvo共同合作開發先進的5G量測技術,以推動新測試方法的發展,讓工程師能評估主動元件受到標準激發的響應。是德科技的IC測試解決方案套件,搭配全新的調變失真分析應用軟體,締造了業界最大的動態範圍,可準確量測各種參數,例如誤差向量振幅(EVM)和鄰近通道洩漏比(ACLR),它們全都攸關5G網路通訊服務的效率和穩定。
Qorvo高效能解決方案總經理Roger Hall表示,我們很高興能與是德科技協力合作,是德科技擁有專業技術和全方位解決方案套件,可以準確分析我們全新的 5G 毫米波前端模組。是德科技的 IC 測試能力讓我們能順利達成策略目標,以提供客戶最優質的產品。
無畏禁令頻傳 華為:全球已獲50份5G商用合約
中美貿易戰持續上演,美方祭出華為(HUAWEI)禁令,繼高通(Qualcomm)、英特爾(Intel)等供應鏈紛暫止與華為合作後;日本、澳洲等國也跟進,像是軟銀(Softbank)於近日的股東會上透露,未來5G將不採用華為設備。面對禁令頻傳,華為指出旗下5G業務未見影響,5G商用合約持續增加,現已在全球範圍內獲得50份5G商用合約,而全球三分之二已發布的5G商用網路是透過華為部署。
華為近日於MWC19上海展會期間,舉辦主題為「5G部署拉動中國數位化升級」的5G is ON峰會,華為常務董事、運營商事業部總裁丁耘於會中表示,目前各行各業正加速擁抱5G,而5G也正快速推動社會經濟的數位化轉型及提升效率;而華為模組化、全系列的解決方案有助於營運商更輕易的建構5G商用網路。
丁耘進一步指出,截至目前為止,華為在全球已獲得50個5G商用合約,5G 設備發貨量超過15萬個,2019年上半年來有許多國家完成5G商用網路發布,包含韓國、英國、瑞士、義大利和科威特等,其中有三分之二是由華為協助構建。
丁耘強調,華為會將網路安全和使用者隱私保護作為最高綱領,持續打造安全的產品,並實施可信的作業交付來保障運營商的5G網路安全。在構建安全產品方面,華為充分參與3GPP指定的5G安全保障標準專案(SCAS),完全支持由GSMA和3GPP聯合發起的NESAS專案;而在可信的作業方面,華為會遵從國際標準ISO27001,並積極滿足更多的協力廠商可信認證。
至於美方發布華為禁令,導致多家供應鏈停止供貨,是否將大力影響華為未來業務及產品發展?對此,丁耘於峰會上回應,聲稱華為的晶片、模組、數據庫和作業系統等核心能力得到有效保護,可保持業務連續性;華為具備晶片、模組等底層能力,可以持續的發展,而非媒體所報導的,仰賴12個月的庫存以保證營運。
搶攻半導體/汽車/航太測試商機 NI結盟力推專用測試機台
NI年度技術和用戶大會NI Week日前於德州奧斯丁落幕。對台灣的讀者而言,本次大會期間最重要的展出重點在於該公司正式發表其針對5G毫米波測試需求所設計的向量訊號收發器(VST),並已與半導體測試設備大廠東京威力科創(Tokyo Electron)、探針卡大廠FormFactor及機械手業者Reid Ashman合作推出適合5G毫米波元件量產使用的晶圓測試系統(圖1)。
圖1 NI和東京威力科創、Reid Ashman及FormFactor攜手推出的5G毫米波晶圓ATE系統。
毫米波晶圓測試挑戰有解
隨著晶片製造商競相將5G毫米波技術商用化,相關晶片的開發商面臨艱鉅挑戰。不僅要加速產品開發時程,更要對晶片進行完整測試,找出KGD,否則在封裝時可能會在Bad Die上浪費大量成本。因為毫米波RF IC將會採用AiP封裝,把天線整合到晶片封裝內,使得AiP封裝的單價比目前RF晶片所使用的封裝高昂許多。
NI發表的新一代VST可同時適用在研發實驗室跟量產生產線上,簡化了量測跟自動化作業的負擔。該VST整合了RF訊號產生器、訊號分析器,可在高達44GHz的頻段上提供1GHz瞬間頻寬。這些特性使得該款VST非常適合量測5G毫米波訊號。
此外,新的VST原生整合於NI的半導體測試系統(STS),因此可以和其他半導體測試設備輕鬆結合,構成完整的自動化測試系統。在NIWeek期間,NI便發表了一套與東京威力科創、FormFactor、Reid Ashman共同推出的毫米波RFIC自動化測試系統。
由於NI的毫米波VST具備整合式切換功能,最高可支援32個通道,不僅可以精準測量波束成型、相位陣列等5G毫米波通訊的必要功能,量測速度也遠比一般專為實驗室研發設計的解決方案來得快,因而使NI能夠拔得業界頭籌,與合作夥伴推出可應用在量產上的5G毫米波測試方案。
值得注意的是,雖然業界一直傳出,5G毫米波的量測將從傳統接觸式量測走向OTA非接觸式量測,但在晶圓級測試端,OTA技術與其配套的發展並不順遂。反倒是傳統接觸式量測,能取得更好的量測結果。NI這次與其他半導體設備廠共同推出的方案,就是採用接觸式量測。
NI半導體測試研發總監Joel Sumner表示,由於業界的5G毫米波方案面臨相當緊迫的上市時程壓力,在晶圓測試階段,恐怕已經等不及OTA技術成熟,因此接觸式量測方案還是比較實際的技術選項。採用毫米波VST的自動化晶圓級測試系統,將鎖定晶圓代工廠與IC封測廠作為主要客戶。
NI/蔚華結盟 共拓ATE市場
另一方面,NI與台灣半導體測試解決方案專業品牌蔚華科技也在NIWeek 2019年期間宣布結盟,未來蔚華將負責NI大中華區的半導體測試系統STS經銷,搭配蔚華科技現有之分類機、針測機、探針卡等產品,提供客戶更多元的半導體測試解決方案及服務。
NI半導體事業首席行銷David Hall(圖2右)表示,蔚華科技在大中華區擁有廣泛的通路,並且有相當深厚的技術累積,有能力協助IC設計業者與專業封測廠(OSAT)打造完整的測試解決方案。中國半導體市場擁有雄厚的發展潛力,蔚華在此市場深耕多年,不僅有完整的通路布局,亦有一流的技術支援服務能力。因此,與蔚華合作,將對STS業務在大中華區的推動產生相當大的助益。
圖2 NI與蔚華宣布結盟,共同在大中華區拓展半導體ATE市場。圖左為蔚華總經理陳志德,右為NI半導體事業首席行銷David Hall。
蔚華科技總經理陳志德(圖2左)則表示,NI在RF相關測試領域在業界居於領先地位,因此雙方的合作將由射頻測試作為起點,逐步擴大到MEMS、PMIC等其他類比/混合訊號IC測試上。至於在推廣策略方面,將先以IC設計業者為起點,再逐漸擴展到專業封測廠(OSAT)。
陳志德解釋,IC設計業者在完成晶片設計,並從晶圓代工廠取得工程樣品後,也會有內部的晶圓測試需求,故通常會購置少量測試機台。而OSAT業者的測試機台採購,通常是跟著IC設計客戶走的,若IC設計業者使用某家晶圓測試設備供應商的產品,OSAT往往也會跟著使用同樣的測試設備。因此,協助IC設計業者導入NI的STS,將是蔚華現階段的主要目標。
大型IC設計業者通常會有一小組專門人力,負責某些比較機密的測試程式撰寫,其他較不具敏感性的部分,則交給像蔚華這種具有測試程式開發能力的晶圓測試解決方案供應商接手;如果是比較小型的IC設計業者,則往往是完全外包給解決方案供應商來撰寫。因此,晶圓測試解決方案供應商,不管是設備原廠或代理商,都必須具備相當的技術服務能力,才能滿足客戶需求。
Hall則指出,NI與蔚華的技術團隊將密切合作,以確保大中華區的用戶能獲得最完善的技術支援,並期待雙方的合作範圍能擴展到RF以外的其他晶片測試領域,且在地理區上能進一步擴展到大中華區以外的市場,例如東南亞市場。不過,中國的5G RF測試市場潛在規模可觀,目前雙方最重要的工作,是確保STS能夠抓緊5G RF測試需求的熱潮,在市場上取得一席之地。
進軍專用測試市場 NI追求營運更上層樓
NI的PXI量測設備和LabVIEW軟體向來以配置靈活和簡單易學為其最大特色,並廣泛應用在科學研究與各種工程領域。但隨著應用變得越來越複雜,加上客戶的開發時程壓力與日俱增,使得NI在最近幾年,逐漸開始針對特定垂直產業的需求,推出完整測試系統。半導體測試、汽車測試與航太國防系統測試,是目前NI最重視的三個垂直產業。
NI執行長Alex Davern(圖3)指出,該公司作為一家研發投資占公司營收19%的企業,對於兩大核心產品--PXI量測模組與LabVIEW軟體的新技術投資,一直不遺餘力。而這種軟硬兼顧的經營策略,也使得NI的產品組合構成一個完整的平台,並擁有廣泛的使用者社群,從基礎科學研究、學校教育到工業自動化、電子系統設計/製造等各種產業,都有穩定的客戶族群。
圖3 NI執行長Alex Davern表示,除了通用儀器之外,NI將在半導體、汽車與航太領域以專用測試系統尋求突破跟成長。
但從許多產業界客戶提供的意見回饋,NI發現這種只提供核心儀器和軟體開發環境,讓用戶或系統整合商再依照自己的需求進行二次開發的作法,在某些垂直產業已經無法滿足客戶需求。這些客戶通常需要進行高度複雜的量測作業,而且對量測的速度有一定的要求,這使得NI無法光靠提供通用型儀器,就能滿足其工作需求。
有鑑於此,NI在最近幾年開始在半導體測試、汽車測試與航太國防系統測試領域,和其他合作夥伴一起攜手合作,共同推出完整的測試系統。這些完成度很高的測試系統,還是以NI現有的軟硬體產品為測試核心,但因為有完整且針對性的周邊配套,使其特別適合應用在某一個垂直產業上。
當然,這種策略也會使NI與原本針對這些垂直產業提供完整測試系統的業者,變成潛在競爭對手。因此在策略上,NI會慎選題目,只做目前的解決方案供應商無法有效滿足客戶需求,但NI的測試平台有發揮空間的題目。例如RF晶片測試、光通訊/矽光晶片測試等混合了類比訊號、光、電的多物理測試。至於純數位的處理器或記憶體測試,則是NI不會跨入的領域,因為現有的ATE設備,已經能有效滿足這類測試需求。