蕭睿中 / 工研院產科國際所
前言
隨著5G的發展，人們於日常生活中所使用的手持裝置、智慧設備等都將與無線通訊技術更加緊密結合。5G的影響範圍不侷限於智慧型手機，更遍及全球各個市場和產業，同時也與物聯網密不可分。藉由高頻寬、低延遲的特性，以及高效率的傳輸模式，所帶來的效益不僅是加快傳輸速度，也提升了消費者的使用體驗。
無線通訊發展是一個開始至今已超過30年的技術演進，從第一代的無線通訊系統(簡稱1G)開始，提供的服務以類比語音為主，而現今已達4G(4th Generation)、5G(5th Generation)共存的世代。4G行動通訊技術是3G之後的延伸，簡單說來，1G是類比、2G是數位、3G是數據，4G為實現IP化，數據傳輸速率大幅的提升。所謂5G指的是「第五代行動通訊技術」，目的是要解決4G通訊無法解決的問題與限制。5G通訊其特徵有三，分別為：①.「增强型行動寬頻通訊」(eMBB)，其特點如下：下載通信速度為20 Gbps，上傳通信速度為10 Gbps，在頻率使用效率上面是LTE-A(4G+)的3倍以上，以及通訊可於移動速度500 km/h下進行傳輸。②.「巨量多機器型通訊」(mMTC)，其特點如下：平均每1平方公里擁有一百萬個連接點，能夠支援大量的連線以及極低的訊號延遲。③.「超可靠度和低延遲通訊」(URLLC)，其特點為往返延遲不超過1 ms。5G的容量是4G的1,000倍以上，峰值速率10 Gbps-20 Gbps，意味著5G通訊必須採用更高的頻段以及需要更多的基站基礎建設，並引入Massive MIMO等關鍵技術。
在物聯網的服務普及化以及逐漸滲透下，帶動了人們對於與多應用的需求，包括：各種的多媒體影音、移動裝置行為服務、車聯網、環境感測以及工業物聯網等，因此也會加速5G通訊網路的實現腳步。未來，在5G滲透率逐漸提升之下，預估各種智慧聯網裝置透過5G通訊技術的連結，將會在各個領域中為各個市場帶來不小的發展潛力。
高頻元件具高市場發展潛力
迎接5G世代的來臨，通訊頻率逐漸朝向高頻段區域發展，主要頻段布建方向為在6 GHz以下的Sub-6頻段，以及於24 GHz以上的毫米波(mmWave)頻段，依據3GPP定義的規格，以6 GHz頻段為界線，6 GHz以下，也就是Sub-6，範圍在410 MHz至7125 MHz之間，而毫米波頻段，範圍在24250 MHz至52600 MHz，是屬於高頻的範圍。
根據Yole研究機構預測顯示，如圖一，全球電信通訊基礎設施的市場規模將由2021年的29.9億美元，提升至2027年的42.9億美元，2021年至2027年的年複合成長率(CAGR)為6.0%。其中，從各射頻前端模組的技術區分來看，2021年全球電信通訊基礎設施中市占份額中最大的是LDMOS，市場規模有9.26億美元，市占率高達31.0%。其次為GaN相關的射頻技術，市場規模為6.56億美元，市占為21.9%。
圖一、全球通訊基礎設施產業下各射頻前端模組技術類別之市場規模
值得注意的是，未來2027年具市場規模的技術組成將出現變化。2027年市占份額中較高的為GaN以及SiGe，而LDMOS從2021年至2027年的CAGR為-8%，主要是因為未來通訊基礎設施佈建的技術將逐漸轉向佈建5G更高頻的通訊設施，矽基LDMOS受限於僅適合操作於3.5 GHz以下的頻段與其頻寬較低的問題，未來需求上僅部分新興國家仍有以LDMOS為主的4G LTE基礎建設；2027年的兩大射頻技術，一個主流是GaN的射頻技術，其市場產值將成長至11.43億美元，占市場份額26.6%，CAGR為10%，在射頻市場中具有不錯的成長潛力。GaN HEMT具有高頻操作特性佳、散熱特性佳、耐高功率以及高功率輸出等優勢，因5G在高頻高功率需求趨勢下，成為推動市場成長之主要動能。另一個技術是以矽鍺(SiGe)為基材的射頻元件，其市場產值將成長至12.07億美元，占市場份額28.1%，CAGR為17%。此射頻技術主要是應用於低雜訊放大器，用於收發器線路中，未來也將會在5G高頻通訊之毫米波頻段中應用於基站的功率放大器。
隨著5G世代來臨，訊號傳輸在波長變短下，穿越障礙物時所造成的衰減更大，因此智慧型手機、基地台的通訊高頻元件逐步走向技術升級之路，並且使用需求數量也日益增加。隨著5G時代的來臨，為達到更高的傳輸速度，以及更低的延遲時間，將會有更多的---以上為部分節錄內容，完整資料請見下方附檔。