【為什麼我們要挑選這篇文章】「低軌衛星網路」隨著 SpaceX 的 Starlink 在本(8)月覆蓋全球,也逐漸為台灣讀者們所熟悉,甚至有許多人對這樣的全球網路服務躍躍欲試。當全球低軌衛星商機爆發 ing,台灣有許多廠商已經擠進供應鏈當中,但——我們能不能在這次的新機會中,把握產業升級的機會?當台灣不甘於只做代工,我們又該怎麼做?

本文作者為稜研科技總經理張書維,他將在下文,從太空產業的現況發展,一步步帶領讀者看懂台灣在此波全球低軌道衛星商機戰中握有的優勢,以及台灣若要跳脫純代工地位,我們能從哪些角度切入,讓產業再升級?(責任編輯:藍立晴)

作者:張書維(稜研科技總經理)

對於目前的全球低軌道衛星的發展,四大衛星服務業者以掌握衛星發射技術的 SpaceX 為首,目前還是處於基礎建設以及驗證時期。而各國對於衛星產業的發展,以美國為首,展現非常積極的態度。

個人的觀察,目前全球已經再次進入太空競賽以及通訊競賽的模式,而台灣在這次的機會當中,希望扮演什麼樣的角色以及可以扮演什麼樣的角色,值得我們探討。

就目前來說,在應用端還是以軍用國防(for now)為成熟期,然後商用民生 (for future)為開發期。也就是未來能夠掌握通訊平台的國家,相對在於全球的軍事力量的掌握,其實扮演非常重要的角色。

台灣在這塊,無法處於主導的角色,所以只能選擇合作夥伴,但是台灣可以將這塊發展的目標,以資訊安全相關的技術為其中主要的一塊,而在商用民生上,主要有兩塊是我覺得台灣可以從現在開始思考及佈局,這兩塊分別為「應用端」以及「產業鏈」。

應用端

以目前實際的狀況,其實台灣目前的通訊網路,包含行動網路的涵蓋率,平均已經達到 90% 的比例。也就是,針對一些高山等特殊地形無法架設基地台地區的剩餘 10% 涵蓋率,並不具備足夠的市場吸引力。

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那麽,就應用端,我們應該具備怎樣思維?個人的見解跟想法,在應用端的部分,台灣不應該以自身需求為出發點去思考整體戰略,更重要的是,我們希望在這個重大的國際發展跟議題上,台灣希望扮演什麼樣的角色?

從這個角度出發,我們就能夠有更多不同的見解與思考佈局。我從幾個面向來討論。

1. 台灣可作為一個全球的應用實驗場域,讓一些先行應用在台灣試行落地,協助整個衛星產業做應用驗證,並從中找尋台灣可以發展的技術與商機。

2. 整合大東亞地區的國家,形成大東亞區的衛星聯盟,台灣作為大東亞地區的樞紐,可以扮演資源整合的角色。加上前述的試行場域經驗,可以將整個商機擴展到大東亞地區,彌補台灣自身市場不足的缺點,並且可以讓台灣在國際的重要性提升。

3. 台灣的廠商可以藉此機會掌握關鍵的規格,讓台灣的航太產業鏈有直接的出海口,甚至進一步參與規格的制定。

產業鏈

台灣目前針對低軌道衛星產業,主要還是以代工為主,特別是針對地面站跟終端移動裝置的產品,因為這些產品的數量,才是造就整個產業鏈能夠生存的關鍵,因此各業者皆積極推廣,先爭取用戶量。

以 SpaceX 的 user terminal 來說,售價美金 499,電信月租費美金 99,但就目前的成本來看,每個 user terminal 的成本約莫落在美金 1500~2000 附近。

而 SpaceX 所期待的價格,則是希望能夠落到美金 200~300 的範圍。台灣之所以會成為低軌道衛星業者所看好的生產基地,主要原因還是在於好的代工品質以及低毛利率的代工成本。

再加上,在中美貿易戰持續對立之下,美國對於資安議題的顧慮,使中國大陸無法作為全球衛星供應鏈的生產基地,因此台灣有一個絕佳的機會。

圖:衛星通訊產業鏈,張書維提供

 

這邊要討論的是,在我們希望跳脫在衛星產業中,扮演純代工的角色,我們還能做什麼?我們希望的 Value add 可以從哪邊著手?我們能否扮演更重要的關鍵角色,而不是只是單純的「代工」?

台灣能不能跳脫純代工角色?

就這些方向,我們可以有一些想法,這些想法也是稜研科技(TMYTEK)我們一直在努力的目標。

第一個問題是,目前產業鏈需要被解決的問題是什麼?機會在哪裡?

無論是低軌道衛星或者是 5G,在未來的 50 年內,毫米波頻段將扮演非常重要的角色。而此頻段,以往都是使用在軍用/航太等利基市場,而當此技術要轉換使用在商用民生的市場時,如何解決價格以及未來的產能問題,將會是這個技術能否普及的關鍵。

舉例來說,目前在 5G 手機裡面的毫米波模組主要是採用高通的 QTM 模組。我們分析這個模組的設計生產的成員組成:晶片(IC)—高通設計、台積電生產;模組 AiP (Antenna-in-package)—高通設計、封測廠(ex.日月光、Murata)進行生產。

真實的現況是,在生產方面台灣已經具備足夠的能量以及完整的產業鏈,這同時是台灣最好的一個基礎。

但無論在低軌道衛星或是 5G 模組的生產,目前最大的問題都不是在生產端,而是在測試端。這些測試方案跟標準,目前都不是台灣能夠掌握的,我們只能單方面遵從。

以高通的模組測試舉例,高通產生一套 QDART 標準系統,如果廠商希望能夠將自己的方案導入 OTM 的測試,讓製造的工廠去採用,就需要先繳報名費給高通,然後提供設備,讓高通認證。

而低軌道衛星的地面接收站,目前製造也是在台灣,但是整體的組裝測試則是由 SpaceX 自行處理,所以提供完整的一站式的生產—測試方案,甚至如果台灣能夠對於測試標準有所掌握以及有充足的話語權,即能提高台灣在整個製造上的重要性。

台灣如何拿下話語權?

那麽,測試的難度跟重點是什麼?為什麼現在沒有好的測試方案?

以往在低頻(Sub-6 GHz)頻段,天線跟系統電路都是分開製造與分開測試,一直到整機的組測階段才會進行系統測試。

也就是說,天線跟系統電路都能夠分別確保效能,在製造上再依照不同的產品階段進行分類,因此,對於大規模的製造跟測試沒有太多的問題。

可是,當發展至毫米波頻段的時候,天線端變成是由多個天線組成的天線陣列,而且因為毫米波高損耗的特性,天線陣列就必須直接跟系統電路整合,以減少損耗,這也是為什麼會有 Antenna in Package 這樣的天線封裝技術的演進。

用更好理解的方式來表示則是,Antenna-in-Package = Antenna array + System-in-Package。而由於天線在一開始就與系統電路組裝在一起,因此就無法採用傳統的接觸式的測試(conductive),必須改採用透過天線輻射的測試方式,也就是 over-the-air(OTA)的形式。

這對於量產來說,無疑是一個最大的挑戰。

怎麼說呢?因為天線的測試,傳統來說是在所謂的微波暗室(microwave anechoic chamber)中進行測試,一般而言,完整的測試一個天線的場型需要至少 30 分鐘的時間。

試想,當我們要測試幾億個,甚至幾十億個模組的時候,我們需要多少時間來進行測試?作業/空間成本需要增加多少?這也是毫米波要切入民用市場其中一個必須被解決的問題。

把測試時間從 30 分鐘縮減至 10 秒!稜研科技如何辦到?

因此,稜研科技從創立之初,就鎖定毫米波技術為根本。在瞄準技術商轉後,迎來龐大商機的同時,也明確看到需要解決的問題-如何降低毫米波陣列天線模組量產測試的成本。然而,市面上針對此困境並沒有好的解決方案,因此我們決定自行開發。

耗時了兩年多的研發跟反覆驗證,稜研在 2020 年 11 月 20 日向全球發表這創新而且足夠成熟的毫米波毫米波 OTA 測試技術-XBeam。

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此方案最大的特色就是可以把測試時間從原本的 30 分鐘,縮減到 10 秒鐘以內,這對於整個毫米波產業來說,將能夠大幅的提升產能並降低量產測試的成本,稜研科技也積極將此技術推動成為未來毫米波 OTA 測試的標準。

另外,稜研科技長時間累積下來的 AiP/AiM 設計的能量,特別是在模組化的設計技術,搭配台灣的產業鍊以及 XBeam 的測試技術,能夠提供全球的衛星/5G 毫米波供應鏈最好的 cost effective 的方案,也期望能夠藉由這樣的完整方案,進一步掌握客戶的規格,甚至參與全球訂定規格的行列。

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因此,我們可以得知。無論是在應用端或者是產業鍊,都需要政府協助統合資源,組織有效的隊伍,才能形成有效的策略,在國際上具備足夠的競爭力。

(本文經投稿作者 稜研科技總經理張書維 授權刊登,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈台灣在全球低軌道衛星通訊爭奪戰扮演的角色與機會〉。意投稿者可寄至:[email protected],經編輯檯審核並評估合宜性後再行刊登。首圖來源:SpaceX