稜研科技 創辦人暨董事長 張書維

毫米波（Millimeter Wave）技術因其高頻率和短波長的特性，將成為6G時代的雷達及通信系統的核心頻帶。

毫米波將是6G時代的雷達及通訊核心頻段

毫米波（Millimeter Wave）技術因其高頻率和短波長的特性，將成為6G時代的雷達及通信系統的核心頻帶。毫米波技術的「高數據傳輸速率、寬頻寬及支持高密度部署」的能力，能夠完美符合未來通信和檢測技術的需求，它的應用不僅包括高速無線通信，還涵蓋精密的雷達檢測和安全掃描，這些應用將共同推動6G技術的變革和發展。

根據2024年6月的Ericsson-Mobility報告指出，全球移動數據流量預計將以年均複合增長率（Compound Annual Growth Rate，CAGR）約20％的速度增長。筆者推測，如果未能使用毫米波頻段，全球行動通信量的上限可能在未來五至七年內面臨無法滿足需求的情況。換句話說，僅依賴FR1的Sub-6 GHz頻段，全球通訊可能在2030年前後遭遇瓶頸，因此，毫米波的大規模部署已勢在必行。

現階段，毫米波商用化的進程將由固定無線接入（Fixed Wireless Access，FWA）推動，FWA技術能提供類似無線光纖的服務，並且能夠連接更多家庭網路，進而大幅降低施工成本，因此，FWA有望成為毫米波大規模商用化的領航者。近年來，由於毫米波陣列天線與波束成型IC技術的不斷進步，毫米波的覆蓋範圍已大幅提升，以8x8天線陣列為例，其覆蓋範圍已從最初的300公尺擴展至數公里，這顯著降低了基地台建設的成本，進而提高了電信運營商的投資意願。

至今，個人手機的使用者尚未出現足以推動市場的「殺手級」應用，因此毫米波手機的需求仍未能落地，然而，對於家庭網路頻寬的需求，毫米波的大頻寬則能完美解決其所需的網路速度和穩定性問題。自2023年以來，稜研科技與印度運營商合作洽談中，預計開發出FWA所需的毫米波陣列天線前端模組，並與國內頂尖的通訊晶片大廠合作，完成系統整合設計，交由系統廠進行整機整合與驗測出貨，這將成為全球首個大規模部署的毫米波專案。當經濟規模逐漸擴大，毫米波模組價格進入合理範圍時，全球對毫米波技術能否大規模商用的疑慮將逐漸消除，屆時真正的毫米波時代將全面來臨。

毫米波技術的重要應用：衛星通訊

目前衛星通訊主要使用的頻段是Ku-Band（10-15 GHz），未來則將向更高頻的Ka-Band（20-30 GHz）甚至Q-Band（30-40 GHz）邁進，結合3GPP的（Non-Terrestrial Networks，NTN）技術，衛星將能作為高空基地台，與地面基站協作，實現無縫網路。近年來，隨著低軌道衛星（Low Earth Orbit，LEO）技術的快速發展，衛星通訊進入了一個全新的時代，應用逐漸朝向更加精細的分工，以Starlink為例，其早期市場定位十分清晰，主要以消費者市場（Consumer Market）為主軸 ，同時輔以政府應用。截至目前，Starlink已發射近6,000顆低軌道衛星，並在消費者市場占據重要地位，幾乎無可匹敵，因此，近年來衛星通訊產業內的重要公司如Eutelsat與OneWeb、SES與Intelsat的合併，揭示了衛星通訊的另一個賽道：商用市場（Enterprise Market）以及政府、國防市場（Government and Defense Market），這些市場特別注重的就是網路韌性（Resilience Network），確保網路的持續通訊。

稜研科技（TMYTEK）自2022年起便開始研發下世代衛星地面終端裝置，旨在支持高軌（GEO）、中軌（MEO）及低軌（LEO）的多軌道衛星（Multi-Orbit Satellite）通訊需求。針對此需求，軟體定義衛星（Software Defined Satellite，SDS）技術應運而生，該技術需整合可重構（Reconfigurable）的相控陣列天線及軟體定義數據機（Software Defined Modem，SDM）。為了滿足國際電信聯盟（ITU）標準下對於GEO的通信需求，天線陣列數目至少需要48x48，也就是由2,304個天線組成的陣列天線，稜研科技因此開發了48x48天線陣列如圖1，並與中華電信的中興二號衛星（ST2）合作，成功在2024年第三季度完成端對端（End-to-End）入網測試，這是極為重要的里程碑如圖2、3。該技術的成功標誌著稜研科技已完成下世代衛星地面終端裝置的研發，並與具備開發SDM數據機能力的國際衛星設備大廠展開合作，預計在2025～2026年內完成產品開發。

圖1 為了滿足國際電信聯盟（ITU）標準下對於GEO的通信需求，天線陣列數目至少需要48x48，等同由2,304個天線組成的陣列天線來實現。

圖2 稜研科技 TMYTEK Ku 頻段電子掃描陣列（ESA），成功實現GEO衛星網路入網通訊，從室內也可與GEO衛星連接上訊號。

圖3 稜研科技 TMYTEK 開發次世代 Ku頻段衛星使用者終端系統，成功與中華電信ST2 同步衛星 GEO 建立連線，並有連線數據。

在下世代的衛星通訊網路中，有兩項關鍵技術至關重要。第一個是結合行動網路通訊的非地面網路（NTN），第二個則是具備高度機動性以及能源效率的高空通訊平台（High Altitude Pseudo Satellite，HAPS），這兩項技術的引入將有助於實現高效、穩定的無縫網路平台（Seamless Network）。目前，稜研科技也已經與新加坡、日本的合作夥伴攜手合作，計畫在2025年第二季度運用我們的電子掃描天線（Electronically Scanned Array，ESA）技術進行NTN的連線測試。

在HAPS應用方面，筆者認為，對於那些沒有自主掌控低軌道衛星資源的國家，像是日本、台灣以及東南亞等海島國家，HAPS技術顯得尤為適合發展。其背後原因有幾點：首先，低軌道衛星的軌道申請必須通過ITU的審核，這意味著需要面對國際上的許多大國競爭，目前，低軌道衛星的發射資源主要集中在美國、歐洲及中國等國家。其次，發射衛星所需的火箭載具也屬於相當稀缺的資源，而擁有經濟效益最佳載具的公司正是擁有最多低軌道衛星的Starlink。因此，如果想在短時間內發射足夠數量的衛星，受限於火箭載具發射的班次擁擠程度，確實存在一定難度。最後，低軌道衛星由於運行高度在300至1,200公里之間，會受到地心引力影響，這些衛星在執行約三至五年勤務後，將不可避免地進入大氣層燒毀，儘管一些新創公司正在嘗試開發太空衛星回收技術，但距離實現該技術目標仍需時間。此外，目前Starlink的終端使用者約有200萬，距離最初預期的千萬用戶仍有相當差距，整體發展速度不如預期，因此，對於低軌道衛星通訊而言，這三點將大幅增加運營成本，短期內實現商業效益非常困難。

HAPS技術的成熟恰好能夠解決這些問題，首先，HAPS使用的是搭載太陽能板的長翼型無人機，能夠在約20公里的高空平流層中盤旋飛行，由於其運行在各國的領空範圍內，因此受到的國際限制相對較少，且不需要依賴火箭載具。其次，依照現有的技術條件，HAPS在搭載通訊籌載的情況下，能夠連續飛行至少40天，且可以通過輪班運行，進而解決低軌道衛星因為燃燒墜落大氣層的問題。從長期來看，HAPS的運行成本遠低於低軌道衛星，並且更具經濟效益。此外，HAPS的運行高度只有低軌道衛星的十分之一，因此受到大氣層干擾的影響較小，其能源效率也因此顯著提高。

目前，HAPS已經搭載三個主要的通訊籌載平台，分別是針對地面終端使用的gNB、地面Backhaul基地台，以及與衛星的通訊籌載設備。因此，HAPS成為實現NTN的最佳選擇。稜研科技已經與日本的客戶合作進行通訊籌載技術的開發，並計劃在2025年第一季度進行全球首個HAPS商用化系統的測試。

智慧車輛駕駛仰賴毫米波雷達輔助

在車用市場方面，毫米波雷達一直扮演著不可或缺的重要角色，尤其是在推進智慧交通與自動駕駛技術的過程中，通訊和雷達技術同樣是不可或缺的元素。先進駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance System，ADAS）使用 77 GHz及 79 GHz的毫米波頻段，可以幫助車輛獲得更精準且快速的環境資訊，並且不受惡劣氣候的影響。稜研科技目前正在專注於開發 60 GHz毫米波雷達，這項技術主要應用於車輛周邊的障礙物偵測，以確保乘客上下車的安全。

另外，由於該頻段可精確檢測生命特徵（Vital-Sign），例如呼吸和心跳，因此也將應用於駕駛與乘客監控系統（Drive Monitoring System/ Occupancy Monitoring System，DMS/OMS），確保行車安全，由於過去曾有嬰幼兒被遺忘在車內導致不幸的事件發生，歐盟新車安全評鑑協會（EURO-NCAP）已將兒童檢測系統（Child Presence Detection，CPD）設定為2025年新車的安全標準。稜研科技已經在2024年的CES展會上與合作夥伴發表了此毫米波雷達檢測系統，確保未來不再有不幸的事故發生。

結論

從以上分析來看，毫米波通訊的發展在過去六年間不僅沒有停滯，反而在技術和成本上持續推進。過去，毫米波陣列天線主要應用於航太及軍用產業，因為數量少且價格昂貴，因此特別強調SWaP（Size, Weight, and Power）特性，筆者認為，隨著我們邁入下一世代的通訊技術，毫米波必將成為主流頻譜，因此除了SWaP之外，筆者更進一步提出「STEP」概念，這四個英文字母分別代表：Scalability（擴充性）、Thermal（散熱特性）、Efficiency（能源效率）以及Price（價格）。其中，價格將成為毫米波技術能否進入民生市場並廣泛推廣的關鍵因素，在軍用市場方面，隨著全球軍用技術商業化的趨勢，市場需求希望能降低研發及生產成本，因此，軍用設備也越來越依賴業界的研發及生產能量。

稜研科技目前也在積極開發相關的毫米波天線模組，推動毫米波技術在民用及軍用市場中的廣泛應用。稜研科技（TMYTEK）自成立以來的十年間，持續投入毫米波技術的研發，並積累了豐富的技術實力，因此，我們對於如何推動毫米波技術的發展有著深刻的見解和體悟，我們深信，在未來幾十年裡，毫米波頻譜將在全球通信基礎設施中扮演至關重要的角色。推動毫米波產業的進步，一直是稜研科技自創辦以來的核心使命，值此稜研科技成立十週年之際，我們也自豪地發表了過去三年的研發成果，即具備STEP特性的毫米波天線模組——CloverCell™ 如圖4。我們將樂高積木的設計精神以及價值融入到毫米波天線模組的開發中，推動毫米波技術的大規模應用，並相信在即將到來的毫米波產業革命中，稜研科技將在全球通信領域中發揮舉足輕重的作用。

圖4 毫米波天線模組——CloverCell™，樂高積木的設計核心到毫米波天線模組，具備「STEP」概念，代表：Scalability（擴充性）、Thermal（散熱特性）、Efficiency（能源效率）以及Price（價格），以推動毫米波技術的大規模應用。