5G進入手機困難重重,看看聯發科如何解套
5G進入手機困難重重,看看聯發科如何解套

「2019年是5G技術標準跟產業發展關鍵的一年,也是5G從實驗室開始走向商業應用的第一年」,聯發科技董事長蔡明介說道。

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聯發科技董事長蔡明介表示,2019是5G的關鍵年。
圖/ 聯發科

綜觀全球5G終端裝置生態鏈,高通已經推出第一款5G處理器Snapdragon 855 ,緊接著,聯發科首款5G數據晶片Helio M70也接續推出。再看看智慧型手機,除了蘋果之外,三星、華為、LG、OPPO、小米,幾乎每一家大廠都預告要在今年推出自家第一支5G手機。

5G 晶片 聯發科 m70
聯發科已經推出首款5G數據晶片Helio M70。
圖/ 唐子晴/攝影

但真實的狀況是,終端產品要使用5G,卻是困難重重。「現在5G在全世界的進展都有點放慢了,尤其終端面很困難,因為3GPP規則很複雜,基地台跟手機要調適,是很麻煩、很挑戰的,」中華電信執行副總林國豐一語道破。

5G三大應用場景,eMBB最快也最貼近消費者

從5G一直被強調的特性看來,基本上可被分為「eMBB(大頻寬)」、「URLLC(低延遲)」以及「mMTC(大連結)」三種應用場景。

「就我的觀點來看,eMBB應該是5G在初步商用時,比較普及的一個應用」,聯發科技通訊系統設計研發本部總經理黃合淇指出,對「大量行動寬頻」的需求,最直接反應在智慧型手機這類終端產品上,也因此帶動5G市場初期需求。

至於URLLC,大眾聯想到的第一個應用,無非就是自駕車,但黃合淇認為,現在仍有很多規畫不清楚的地方;至於Massive MTC,在5G正式商用前,物聯網已有非常多不同的標準在進行,這一點在5G發展短期之內,急迫性還不夠強。

總歸來說,第一波5G商用,還是會以eMBB的5G終端裝置為主,並將在2019、2020年陸續看到5G的終端商品。

5G走入終端裝置,難在哪?

但問題來了,以終端裝置來說,發展eMBB到底具體難在哪裡?

黃合淇解釋,以晶片設計的角度來看,5G和4G相比可以支持更高的頻寬,當頻寬越大,所需要的計算能力就越大;另外一點,5G的傳輸速度是4G的幾十倍,對CPU、GPU的效能要求就更高,甚至還要有邊緣運算能力;最後一點,5G晶片得支援5G外,與4G、3G,甚至是2G都要有相容性,設計上更加複雜。

5g.jpg
圖/ shutterstock

總歸來說,若以一支5G智慧型手機來看,耗電量會比4G高出好幾倍,林國豐直言,功耗的確是一個大問題。

「我們思考的方向就會是,那在裝置上電池容量可以無限增加嗎?」事實上理論可以,但根據電路板設計、工業設計,手機的尺寸也會隨之加大,但這樣相當不符合實際。

3GPP幫忙解套

那,可以怎麼解決?

黃合淇透露,除了晶片一步步從12奈米製程,提升到10奈米、7奈米外,也可以透過晶片設計達到降低功耗這件事,但採用通訊系統的使用技巧也是方法之一,國際標準組織3GPP在第一版5G標準中,就導入這個功能。

「一個人一天用一支手機,不可能24小時都在打電動、看影片,可以分閒置待機和高速資料傳輸兩種狀態,前者占據大部分的時間,」黃合淇舉例,當一支手機吃4G網路時,待機時間若可達一天,那當吃5G網路時,待機時間則大大減少至半天,這樣的性能勢必不會被消費者接受。

面對此景,3GPP有專家提出幾點做法,第一種做法是終端裝置動態接受訊號的頻寬,根據資料傳輸量,可以自動轉換到底要接受頻寬很大、但耗電量也很大的100GHz;還是頻寬較小、耗電量也較小的20GHz,以利節省用電量,但基地台也得做出這樣的配合。

5G聯發科
聯發科表示,採用這樣功能,分別用來看愛奇藝影片、打4G網路電話以及玩手遊,省電量達30~50%。
圖/ 唐子晴/攝影
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從代理到自研晶片!全科綜電以VDES晶片引領海洋通訊新浪潮,打造數位海洋之眼
從代理到自研晶片!全科綜電以VDES晶片引領海洋通訊新浪潮,打造數位海洋之眼

從海上防衛碰撞到國安戰略,全科綜電挑戰特高頻數據交換系統(Very High Frequency Data Exchange System; VDES)晶片設計的自主研發,不只為技術突圍,更為掌握關鍵通訊自主權,為臺灣IC設計在海事通訊領域開創新局。

在濃霧籠罩的海面上漁船緩慢航行,四周漆黑,船長緊盯著螢幕,畫面上清晰顯示周遭船隻的圖標,並即時標示其名稱、國籍、航速與航向,只要按下一個鍵,求救訊息就能即時發出,讓救援單位迅速在茫茫大海中定位他的位置。這就是守護海上安全的關鍵技術:船舶自動辨識系統(Automatic Identification System; AIS)。

「飛機有塔臺管理,船隻在海上航行也需要類似的系統,否則撞船是幾億的損失更是攸關人命的安全。」全科綜電董事長吳堉文語氣堅定的說。從最初防止船隻碰撞,到今日用於國土安全、搜救甚至個人海上定位,AIS已成每艘大大小小船隻的標配。吳堉文指出,AIS是繼雷達之後最具革命性的技術,因為早期僅靠雷達偵測,難以識別船隻身份,更別說避免碰撞。然而,當全球航運變得更加繁忙、資料需求更加龐大,傳統AIS的技術也正面臨新的挑戰,而這也是全科綜電積極突破的關卡。

從代理到自主研發,全科綜電的轉身一躍

時間回到二十多年前,當時全科綜電的母公司主要從事IC代理業務,代理了一家英國公司生產的AIS晶片。在尋找潛在客戶的過程中,吳堉文敏銳地發現,臺灣市場在AIS技術上幾乎還是一片空白。憑藉對海事產業的敏感嗅覺,他意識到這項技術蘊藏著龐大潛力,心中不禁自問:「臺灣四面環海,為什麼沒有本土公司來投入AIS?」這個疑問,成了他踏入該領域的起點,也促使他毅然決定親自投入,從零開始打造AIS事業。

全科綜電花了一年時間深入了解AIS的國際標準與規範。隨後他們成立獨立公司,但經歷漫長的八年虧損,投入的資金幾乎燒光。所開發出的第一代產品雖功能符合國際標準,但相較於競爭對手體積更大、賣相不佳,這迫使他們痛定思痛,投入大量資源重新開發,轉向更具競爭力的「軟體無線電」技術,這項決策最終讓全科綜電的第二代產品在體積和成本上與國際大廠看齊,甚至憑藉臺灣的製造成本優勢,在全球市場上取得穩固地位。「論品質、技術與效能我們什麼都不會輸,」吳堉文驕傲地說,因此連續每年都參加國際展覽,都讓許多國際大廠也紛紛尋求合作。

AIS領域的成功,不僅來自於技術突破,更仰賴對嚴苛海事產品認證的堅持。吳堉文強調,海事產品的認證極其困難,無論是硬體還是軟體都需通過層層檢驗。他們的產品送往德國聯邦海事與水文局(Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, BSH) 國家級實驗室,接受超過2000項最高規格的測試。他坦言,海事認證的門檻甚至比車用電子更高,因為船舶作業環境必須承受潮濕、鹽分、風浪與震動等多重挑戰。這些嚴格且冗長的認證程序,不僅是品質的保證,更築起極高的技術門檻,使全球能通過這類海事認證的企業寥寥可數,也因此讓全科綜電在市場中擁有穩固的護城河。

然而,在數位時代飛速演進的此刻,技術迭代從未停歇。即便 AIS 已相當成熟,受限於僅 9.6k 的頻寬,能即時傳遞船舶位置與航向,卻無法承載更多元的數據交換,更遑論語音或影像傳輸。就如同過去只能發送文字簡訊的手機,若要邁入多媒體時代,就勢必要升級。這也成為全科綜電近年全力投入的關鍵戰場—特高頻數據交換系統(VDES),被譽為下一代海事通訊標準。

自主晶片布局,一步步攻克VDES技術高牆

為AIS Class B620船用自動識別系統設備,具備更高階通訊能力與航行資訊顯示功能,為推動海事數位化與未來 VDES 系統奠定基礎。
圖/ 全科綜電
為進階款 AIS Class A750,具備更高階通訊能力與航行資訊顯示功能,為推動海事數位化與未來 VDES 系統奠定基礎。
圖/ 全科綜電

VDES的核心,在於大幅增加頻寬並整合衛星通訊功能。這意味著未來船隻不僅能傳輸文字訊息,更能傳輸圖片,甚至有機會實現語音通訊。更重要的是,透過低軌道衛星的覆蓋,VDES將打破AIS數十公里範圍的限制,實現全球範圍內的船隻追蹤與通訊。吳堉文形容道,船隻從基隆港出去,就算遠到世界各地都能掌握其所在位置。正因為只要有衛星覆蓋,就能維持通訊與定位,此將徹底改變海事通訊的模式,為遠洋航行帶來前所未有的安全與效率。

面對VDES這片新藍海市場,全科綜電不僅是追隨者,更是積極的引領者。吳堉文透露,他們這次申請經濟部產業發展署所推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(簡稱「晶創IC補助計畫」)的目的,就是要用於投入VDES晶片的自主研發。他表示,由於通訊技術涉及國家安全,若核心晶片研發技術掌握在他人手中,將受制於人,而為了掌握關鍵技術的自主權,全科綜電在VDES這一役上也將積極打造屬於臺灣自主研發的VDES晶片。

而晶創IC補助計畫本身,也是在國科會統籌協調,結合經濟部及相關部會共同推動的「晶片驅動臺灣產業創新方案」架構下展開,透過政策資源與實質補助,引導業者前瞻布局 AI、高效能運算及各類新興應用等高值化關鍵技術,藉此強化臺灣IC設計產業的國際競爭力與整體韌性,正好與全科綜電的自主研發策略相互呼應,也讓VDES晶片的在地化研發更具加速落地的條件。

然而,VDES晶片的開發複雜度遠超AIS晶片。吳堉文表示,目前研發團隊的策略是先在現場可程式化邏輯閘陣列(Field-Programmable Gate Array; FPGA)上進行功能驗證,待所有功能符合規範且通過驗證後,才會投入高成本的特殊應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit; ASIC) 進行投片。為了這項艱鉅的任務,全科綜電正積極招募人才,特別是通訊和FPGA技術領域的工程師,因為在臺灣,能理解並掌握VDES晶片技術的專業人士相當稀少,甚至遠從德國邀請相關領域的教授擔任顧問。

吳堉文也透露,在VDES晶片研發中他們期望能實現語音通訊功能,儘管國際標準中並未強制要求。主要是因為語音可以壓縮成數據傳輸,當頻寬增大,語音通訊的品質就能得到保證。甚至,他們還嘗試利用AI技術,將語音即時轉換為文字訊息進行傳輸,這項全科綜電自主研發的進階功能,將有效克服AIS頻寬不足的問題,大幅提升海事通訊的效率與便利性。

20年磨一劍,全科綜電瞄準下一代海事通訊標準

全科綜電董事長吳堉文深耕 AIS 與 VDES 海事通訊技術二十年,推動臺灣自主研發與晶片化,致力打造「數位海洋之眼」。
圖/ 全科綜電

可以說VDES的發展,不僅僅是技術的升級,更推動了應用場景的大幅拓展。吳堉文透露,AIS技術已成功應用於無人機通訊,使其能飛行超過30公里遠並穩定傳輸座標資訊 。未來,隨著VDES頻寬的增大和衛星通訊的加入,無人機的通訊距離將更遠、功能更強大,甚至能支援無人計程車或物資運輸等應用,「它是一項應用潛力極大的新技術,」吳堉文說。

從防止碰撞、國土安全,到人員搜救、智慧物流,再到未來的無人載具應用,AIS和VDES技術如同「數位海洋之眼」,為人類探索、利用和管理海洋提供了前所未有的工具。全科綜電也正站在這場關鍵轉折點上,試圖讓臺灣不再只是全球供應鏈的一環,而是能夠掌握海事自主通訊話語權的關鍵玩家。「我們花了20年建立AIS技術基礎,也花了十幾年在國際市場證明自己,現在我們要走向下一個時代了。」吳堉文充滿堅定地表示,這不僅是全科綜電的未來,更是臺灣在數位海洋時代,展現自主科技實力的重要里程碑。

|企業小檔案|
- 企業名稱:全科綜電股份有限公司
- 創辦人:吳堉文
- 核心技術:船舶自動辨識系統(AIS)電子設備和解決方案供應商

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作,所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵國內業者往 AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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