2022年6月27日 星期一

IC設計晶片製造研究

[20220805] 掛羊頭賣狗肉,晶片製造商需要自重! 學界提出新量化製成指標

IC製造為了銷售而不擇手段,假借奈米製程進步騙取大量訂單,學界終於看不下去,回過頭來說句公道話,應回歸實際晶片效能為準則[4],這真是典型的掛羊頭賣狗肉。如何可以如此欺騙瞞下,最終原因都在於大家以名為主,抽象化實際運作。兩千多年前,中國的古代哲學家老子就提出了「名可名,非常名。」的真知灼見,提醒世人勿被名稱所擾。

Key:

  • 數字命名製程節點:大眾認知也是數字愈小,晶片表現就愈好! (不一定對)[4]
  • 新衡量建議[5]
    • 史丹福教授Philip Wong:LCM (邏輯、記憶體和互連)密度做為度量衡指標
    • IEEE IRDS 主席Gargini:採用接觸式閘極節距(G)、金屬節距(M)、層數(T)

[20220802] 人怕出名豬怕肥,美國禁令14奈米以下製程設備不得銷往中國

高調出事,人怕出名豬怕肥,這句俗語真是形容貼切。日前中國企業採用中芯7奈米DUV製程的礦機晶片意外曝了光,遭觸動敏感神經的美國政府,再度收緊設備管控完全在業界預期中,美國設備廠也釋出了美政府通知消息,14奈米(含)以下先進製程設備不能銷往中國的禁令[3]。美國強力禁止,中國半導體業會置之死地而後生嗎?就以往的歷史來看,這勢必然如此。

不過這也令人看出美國的野心與手段,雖然這已不是第一次,用政治干預實在是不可取,不過問題也只有一個,實力問題!台灣不能置身度外,須要有憂患意識,積極向下培養基礎科學建設,掌握關鍵技術。

[20220801] 美國「晶片與科學法案」的這隻老虎終於成案

美國「晶片與科學法案」(CHIPS and Science Act of 2022)終於通過補助案[2],這個美國人當初不要的晶片製造苦力由美國轉移到亞洲,如今又汲汲營營想請回這晶片製造苦力,表面說詞不想給中國有機會成長,其實也是看準製造所帶來的人力需求。但是眾家廠商明明知道美國製造,沒有半點好處,為什麼還要去呢? 政治是唯一的考量,自古皆然。若有廠商不配合,政治就用相關法規來制裁你,讓你失去市場、及背後成長力。這就像明知山有虎,偏向虎山行一樣。

[20220627]

天天過年不可能,如今晶圓代工與IC設計都受到砍單及庫純過高的影響[1],台灣的台積電確實在這些混亂之中,仍是表現優異,無外乎是眼光放長、穩扎穩打的策略奏效,另一個很大的原因是專注本業!其中最有壓力的屬英特爾與三星,兩者都是因為擴大投資而有獲利壓力,GF與中芯雖然有台廠的外溢效應,但是其技術還有業績獲利壓力,若是支撐不下去,台廠可能獲利最大!

資料來源:CMoney


Reference:

[4][20220805]專家籲晶片製程重新命名 避免淪為業者行銷噱頭
專家籲晶片製程重新命名 避免淪為業者行銷噱頭 (digitimes.com.tw)

半導體產業以數字命名製程節點已行之有年,大眾認知也是數字愈小,晶片表現就愈好。然而隨著製程技術持續進步,晶片不斷微縮,電晶體架構逐漸變化,晶片製程節點的命名也更加複雜。

根據華爾街日報(WSJ)報導,半導體產業過去幾十年來一直遵循著每2年電晶體數量增加1倍的摩爾定律,英特爾(Intel)、三星(Samsung)、台積電這三家晶圓巨頭均強調能將多少電晶體納入晶片,彰顯晶片的處理速度或能耗有所突破,贏得利潤豐厚的合約。

但如今半導體晶圓廠的製程命名也和其他產業看齊,成為一種行銷手段,好比服裝尺碼的變化,今日女裝的8碼可能是昨日的16碼。三星不久前才慶祝號稱謂業內首款的3奈米晶片開始量產,但哈佛商學院教授Willy Shih表示,單從數字看不出三星的3奈米晶片是否優於台積電的4奈米晶片,還需要比較運算效能和功耗等因素。

在技術推進方面落後於台積電和三星的英特爾,2021年時重新命名自家的高階晶片庫,10 奈米晶片變成Intel 7。執行長Pat Gelsinger當時承認,包括英特爾在內,這類產業標記已不代表任何具體的測量標準。

製程數字名稱的價值在2015年遭到質疑,當時蘋果的iPhone 6s系列分別採用台積電和三星製造的SoC,其中三星為14奈米晶片,台積電為16奈米晶片。iPhone 6s推出後,科技評論家紛紛進行效能測試並總結搭載台積電晶片的iPhone效能、發熱情形和電池續航力均優於三星。知情人士透露,這次的晶片對決暴露產業幾乎不為人知的祕密,那就是台積電與三星的晶片尺寸都與命名不符,這2款晶片的關鍵特徵都在30奈米左右。

部分晶片專家建議建立一個新的命名系統,改以效能、功率降低或成本等指標代替奈米數字,例如史丹福大學電機系教授Philip Wong便提出以LCM (邏輯、記憶體和互連)密度做為度量衡指標。

2020年4月,IEEE國際設備和系統路線圖(IRDS)主席Gargini呼籲晶片製造商回歸現實,建議業者採用接觸式閘極節距(G)、金屬節距(M)、層數(T)等3項變數指標來取代奈米

[3][20220802]美14奈米禁令重創歐美日設備廠 台廠影響微、還可能獲轉單

美國家進一步收緊對中國半導體產業發展的管控力道,除了ASML的獨家EUV設備原本就無法銷往中國外,最新情勢則是部分美國半導體設備大廠對外表示已收到商務部通知,限制將14奈米(含)以下先進製程設備銷往中國。

******From Wiki

極紫外光微影超紫外線平版印刷術(英語:Extreme ultraviolet lithography,亦稱EUV或EUVL)是一種使用極紫外光(EUV)波長的下一代微影技術,目前使用7奈米,2020年得到廣泛應用。

透過高能量、波長短的光源,將光罩上的電路圖案轉印到晶圓的光阻劑塗層。EUV光源波長比目前深紫外光源(Deep Ultraviolet;DUV)的光源波長短,約為15分之1,因此能使用於線距更小電路圖案的曝光上。然而EUV光罩與傳統的光罩截然不同,當採用13.5nm波長的極紫外光微影技術時,所有的光罩材料都是不透光的,因此具複合多塗層反射鏡的光罩可將電路圖案反射到晶圓上。這種多層膜EUV光罩一方面可維持光罩的反射率,但另一方面會影響臨界線寬、輪廓、刻線邊緣粗糙度、選擇性和缺陷控制方面,而造成獨特的蝕刻效果。

微影設備是利用光線的波長來加工精密尺寸的晶片,又稱蝕刻機、光刻機;波長不同效率差很大。最早是使用汞燈產生的紫外光源,再來是深紫外光源(DUV),波長可從365奈米縮減到193奈米;最新技術的極紫外光源(Extreme Ultraviolet;EUV),更將波長縮減至13.5奈米。

目前以DUV設備應用最廣、需求也最大;僅台積電、三星等少數具7奈米及其以下製程能力業者,才會使用EUV。

光罩傳輸模組則是DUV設備的重要組件,負責將光罩由光罩盒傳送到光罩平台模組,之後移動光罩曝光,將電路圖版光刻在晶圓上。
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半導體業者表示,台廠在此波戰事中衝擊甚微,除部分搶進中國市場的設備材料業者可能受創外,晶圓代工產業應無明顯影響,甚至可能因此獲得客戶轉單。

日前採用中芯7奈米DUV製程的礦機晶片意外曝了光,遭觸動敏感神經的美國政府,再度收緊設備管控完全在業界預期中,美國設備廠也釋出了美政府通知消息,14奈米(含)以下先進製程設備不能銷往中國的禁令。

此禁令若正式宣布,中芯華虹勢將更為低調,也將衝擊中國數十座計畫或建置中晶圓廠。半導體業者表示,其實7奈米以下採行DUV設備是可行的,只是良率非常低且成本相當高昂。

這也是三星電子(Samsung Electronics)、台積電進入7奈米世代後,除了首代DUV外,接下來已導入EUV設備技術,7奈米以下欲實現大量生產與獲利,還是要EUV設備。

也因此,此次禁令影響的會是14奈米,難以獲得大量DUV等相關設備與龐大技術人力支援下,中芯與華虹恐將在14奈米卡住,雖然可從二手設備市場重金入手,但美國還是時刻緊盯著,主流將是28奈米製程,而這也是競爭相當激烈的製造世代。

半導體業者表示,美國政府再度掐住中國半導體自主大計,雙方戰火再起,但其實對決局勢較前幾年已更為複雜,不止有疫情俄烏大戰的干擾,雙方經濟發展皆大受影響,在巨大通膨壓力下,終端市況疲弱,電子與半導體產業熱度也由熱轉冷,大部分企業營運正苦陷衰退危機。

美國若再強力施行中國設備禁令,全球前十大設備大廠獲利將大受影響,沒有面板、記憶體封測擴產大單,只靠台積電、三星與英特爾(Intel)先進與成熟製程擴產,是難以餵飽全球龐大設備產業鏈,因此,全球設備業者勢如何應對將備受關注。

值得一提的是,肩負推動半導體產業發展的大基金近年腐敗事件頻傳,號稱的先進製程推進與晶圓廠遍地開花,其實也隱藏了不少地雷,在前線美國箝制力又加大下,中國的半導體自主大計又離目標遠了些。

以設備來看,肩負自主大計重任的就是2004年創立的中微半導體,創辦人尹志堯曾任職英特爾與應材(Applied Materials),2020年宣布自主研發的5奈米蝕刻機已獲台積電驗證通過,且已用於生產線,當時引發極大關注。

而北方華創的產品也宣稱相當全面,提供蝕刻、薄膜、爐管、清洗及MFC等半導體製程設備及核心零組件,但半導體設備鏈長且複雜,單靠這2家也難解除危機。

值得注意的是,對台半導體供應鏈而言,中美半導體角力戰已非頭一遭,且已有先前地緣政治承壓經驗,能配合的全做了,因此在此波戰局中衝擊甚微。

台積電本來在7奈米以下先進製程戰場就是一個人的武林,在中國南京廠則是16奈米製程,且正在擴產的是28奈米,聯電的戰略則是停留在22/28奈米,14奈米對營收並無貢獻,世界先進與力積電則是一直以來幾無中國客戶。

中芯、華虹14奈米遭卡脖,數十座晶圓廠擴產與建置多少也將受影響,中國IC設計業者欲拉升晶片實力,也只能向外投片,若不投美國GlobalFoundries、英特爾,而三星自身製程技術與產能有限下,也只有台積電可以選擇。

此外,考量中芯、華虹屢成鎖定目標,基於長期穩定代工關係與優異良率、效能,世界先進、力積電與聯電大有機會取得中國廠或其他國際大廠成熟製程轉單標的。

[2][20220801]520億美元晶片法案將上路 台積電勉強損平、英特爾等難關開始

美貿易戰擴及科技半導體大戰,美國為強化競爭力,2021年中提出《美國創新與競爭法》,而當中被包在其中,訴求扶植美國本土半導體產業的晶片法案橫空出世,長達1年多方角力,終在28日送交眾議院表決通過,待總統拜登簽署即可付諸施行。

此法案正式全名為「晶片與科學法案」(CHIPS and Science Act of 2022),包含527億美元半導體補貼,以及約2,000億美元科學研究經費。然而備受關注的527億美元半導體補貼金額,誰能分、分多少,以及所附帶的條件與帶來的利弊尚不明。


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英特爾與台積電最新營運狀況比較

補助案通過後,接下來呢?暫不論相關州政府或投資稅收抵免等更多條件誘因,半導體業者認為,單純527億美元補助中,英特爾為最大受惠者,估能分走逾200億美元,主要是在美擴產規模最大,又是自家人。

日前也吵著補助將影響在美擴產步調的GlobalFoundries(GF),為現階段能真正向美國政府展現自家晶圓代工實力的業者,應也要到不少糖,另外,美光(Micron)德儀(TI)等美系指標大廠取得補助的金額應也不少,其他才是台積電、三星電子(Samsung Electronics)與環球晶等非美系大廠所能分食。

只不過,百億美元聽起來很多錢,但其實對於各自早已發動千億美元擴產規模的英特爾、三星與台積電來說,美國通膨壓力不斷加劇,此筆補助減輕建置成本壓力,但很快就會耗盡花光。

半導體業者表示,與GF、英特爾在歐美等高舉擴產大旗,先前喊出補助不通過就無法動工的策略相比,台積電位亞利桑那州的5奈米新廠早於2021年4月就動工興建,預計2024年就可營運量產,月產能2萬片,估計將創造2,000個直接工作機會,及數千個間接工作機會,龐大供應鏈也早已陸續前往部署。

也就是台積電對於此原本完全不需要的新廠建置案,在確定不可逆行後,也把補助最壞情況計入,就馬上投入興建工程與設備材料採購,展現強大執行力,為縮減人力需求缺口,也積極拉升自動化比重,在人才取得上,除將有台灣經營與工程師、技術員等產線團隊外派赴美外,也在美國當地進行人才招募並來台受訓。

進一步來看,重返晶圓代工的英特爾,以及2021年前未上市前還陷入大虧的GF而言,全球晶片大廠幾乎陷入高庫存低需求困境,拿了政府補助錢就要擴產,但客戶與訂單從何而來,新廠所帶來的設備折舊成本也相當可觀,不光是美廠,先前喊出的歐洲擴產大計恐成燙手山芋。

此外,四面楚歌的英特爾,第2季財報表現令市場驚訝不已,雖市場已預期資料中心需求降溫且PC出貨跌幅大,但沒想到營收連7季下滑,獲利年減79%,對於第3季財測亦相當保守。

儘管英特爾預期第3季為全年低點,第4季將回升,然其單季與全年毛利率表現已不及台積電,預估2022年全年毛利率約達49%的英特爾,已難回到維持多年的6成毛利率榮景。英特爾在產品平台事業面臨前所未見挑戰,市佔不斷萎縮,而晶圓代工客戶起步難,在歐美鉅額擴產對其將帶來沉重壓力。

美國半導體補助法案已通過,供應鏈心知肚明,台積電拿不到過半補助金,但恐怕是執行力最高的業者,其欲損益兩平,不拖累整體獲利,絕對要供應鏈與客戶「共體時艱」,除了每年議價將相當強勢,特別跟隨赴美設廠也齊心撙節成本。

另在客戶方面,目前美國新廠會比較著重基礎建設和國家安全方面,代工報價可以維持高檔,台積電整體代工價格將是只漲不跌,2022年全製程調漲1~2成,2023年部分製程客戶再漲6%附加費。在製造成本高昂的美國,台積電傾全力恐只能損平,更不用說GF、英特爾與三星等。眾廠拿了補助金,才是危機的開始。

除了晶圓代工,多國力邀設廠的矽晶圓大廠環球晶,最後宣布在美國擴建新廠,徐秀蘭也明確指出,有客戶簽長約、預付貨款,且預售至少8成產能等才會建置新廠,因此各條件到位後就決定在美設廠。

[1][2022-06-27]晶圓代工、IC設計強弱分明 訂單外溢效應消退誰首當其衝?
陳玉娟/新竹


全球半導體市況瀰漫2023年會更糟的悲觀氛圍。據晶圓代工業者表示,半導體產業本來就不可能天天在過年,但砍單與手機高庫存等消息已是過度解讀放大,整體市況雖走弱,但供應鏈不至於一下子就跌到谷底。

事實上,除了部分不具競爭力的業者將打回原形,不少業者營運表現都還是優於2020年或2019年疫前水平,以晶圓代工產業來看,面對部分產品需求衰減而新產能續擴下,眾廠產能利用率確實不再會是全線滿載盛況,但立即受到的影響的是受惠台廠訂單外溢效應的GlobalFoundries(GF)與中芯。

此外,供需市況劇變,晶圓代工產線還沒開始上路的英特爾(Intel),以及先進製程未見大客戶的三星電子(Samsung Electronics),其鉅額投資也將令獲利壓力加劇

半導體供需反轉時間與幅度究竟有多大,目前市場雜音分歧,現階段較為明確的就是TV、手機與PC等消費性電子產品需求跌速超乎預期,受到庫存水化急升的終端品牌大舉下修全年出貨目標衝擊下,面板與驅動IC晶片第2季起開始陷入價量齊跌窘境,提前宣告2021年供不應求榮景已結束。

而近月來不斷釋出的Android手機庫存水位急升,以及市場又再傳出三星暫停對外採購與手機庫存過多等諸多負面消息,更令供應鏈砍單連鎖效應快速擴大。包括高通(Qualcomm)、聯發科、聯詠、奇景等多家IC設計業者頻傳調降目標出貨與大砍晶圓代工投片量,半導體市況瀰漫下半年旺季不旺,2023年會更糟的悲觀氛圍。

據晶圓代工業者表示,與手機、NB及TV相關的晶片產品,由於終端客戶調整庫存,確實出現訂單調節狀況,最受關注的就是驅動IC,市場皆認為出貨衰減幾已是海嘯等級,但進一步來看,雖見終端品牌客戶大規模砍單,但不會先砍擁有多年合作關係且技術品質與服務能力深厚的大廠,會以先前受惠一線大廠因產能滿載所帶來的訂單外溢效應的二、三線業者為主,此由部分業者第2季業績重摔遠超過一線大廠顯見。

而在晶圓代工競況方面,業者指出,全球通膨風險加劇,消費性電子市況明顯降溫,自5月下旬起,確實有部分客戶調節下半年訂單及希望重新討論長約價格與投片量,但此也在預期中,半導體產業本來就不可能天天在過年,但如聯發科、三星砍單與手機高庫存等消息算是過度解讀放大,目前並無外界所言大刀砍向晶圓代工,整體來看,面對部分產品需求衰減而新產能續擴下,眾廠產能利用率確實不再會是全線滿載盛況。

但台廠相較對其他同業,下半年仍能維持90~95%高峰,除了有車用、工控與HPC等需求仍相當強勁的產品立即填補空出產能外,另一關鍵就是IC設計客戶調節訂單,會先以2021年承接外溢訂單的GF、中芯等業者為主。

也就是在供需恢復正常下,IC設計業者下單會以台廠為首選,主要是台廠良率甚高,以成熟製程來看,台積電、聯電與世界先進的良率可以高達95%,技術水平遠高於其他業者,還有就是擁有彈性高、速度快、客製化等專業服務,這也是台晶圓代工廠在疫前競況,獲利表現仍遠優於其他同業的關鍵。

相較之下,GF長年苦陷虧損,出售退場傳言不斷,而近年遭美方箝制的中芯,2019年疫前扣除政府補助也是虧損狀態。值得一提的是,在台積電眷顧下,旗下8吋廠世界先進是唯一仍有轉單效益的業者,與台積電持續有客戶訂單及產能調配上的合作

除此之外,終端供需市況劇變,暫不論歐美政府補助是否到位,英特爾現已投下鉅額投資大擴先進製程與產能,然其重返晶圓代工戰場,接單與生產還沒全面啟動,已面臨只有自家採用,以及IC設計產業面臨亂流且不輕易轉單危機。

同樣問題也發生在先進製程加速推進,卻未見大客戶投片的三星,千億美元投資將令獲利壓力加劇,甚至將拖累集團營運。

2022年6月13日 星期一

6G研究



[20231114] Open RAN與6G 衝突、還是和諧
美國、英國、澳洲、加拿大和日本於2023年10月宣布成立新的全球電信聯盟(Global Coalition on Telecommunications, GCOT),重點在於「電信供應鏈多元化和開放網路架構」等主題。新 GCOT 的目標與各個成員國(包括美國和英國)內部推廣「安全」電信設備和「開放」介面的努力相吻合。此類條款通常反映出立法者希望阻止使用中國供應商的設備,並鼓勵部署開放 RAN 規範。

例如,GCOT 的意向聲明特別指出希望「支持開放分解、基於標準的合規性、展示的互通性和實施中立性的原則,例如英國、澳洲、加拿大和美國對《關於對電信供應商多元化的布拉格提案》(「2021年布拉格提案」)中概述的這些原則的承諾,這些原則包括支持開放和可互操作的網路、公私對話和全球夥伴關係。在「2021年布拉格提案」發布一年後,澳洲、加拿大和美國政府進一步宣布,認可英國政府於2022年4月發布的Open RAN原則(Open RAN Principles)。 」

2021 年布拉格提案重點關注來自中國的安全威脅以及開放 RAN 技術如何提高 5G 安全性。英國推動開放 RAN 的部分原因是投入 1.1 億美元給涉及 O-RAN 聯盟規範的研發項目。美國也正在進行類似的努力,耗資 15 億美元。

  因此在布拉格提案中強調各國建構通訊網路基礎建設,應採用國際資安標準評估其資安風險,特別是受第三國影響之供應商背後所潛藏之風險,並應重視5G技術變革例如邊緣運算所產生的新風險態樣;此外對於接受國家補貼之5G供應商,其補貼應符合公平競爭原則等。布拉格提案對於各國並無法律上拘束力,但甫提出即獲得美國的大力肯定與支持。GCOT 也表示有意「加強與國際合作夥伴的合作,支持發展中國家和新興經濟體建設安全、有彈性的數位基礎設施」。這肯定會與美國、英國、澳洲和其他國家參與的國際努力相吻合,以阻止華為設備在全球舞台上的銷售。這項工作是在川普政府的「清潔網路」計畫期間在美國啟動的,拜登政府似乎非常願意繼續這項工作。

但此舉也可能增加未來 6G 標準在國際超級大國之間破裂的可能性,這可能嗎?若是發生這種碎片化將對大型無線網路營運商和設備供應商造成重大打擊。源自單一全球標準(如 5G)的規模經濟將在未來國際市場被多種不同風格的 6G 技術所瓜分的情況下消失。供應商將被迫在這些口味中進行挑選,其銷售量將因此受到限制。這可能會迫使他們提高無線網路營運商客戶的設備價格。

全球蜂窩產業有過這種碎片化的先例,如 CDMA、GSM 和 WiMAX 縮寫的人都知道這一點。但大約 20 年前發布的 4G LTE 標準幫助全球蜂窩網路營運商和設備供應商圍繞單一技術進行統一,業界在 5G 方面加大了這一力度。

因此,分散化的 6G 未來顯然是全球電信市場大多數參與者所關心的問題。「我認為我們所有人都有責任看看我們能做些什麼來將這一訊息傳遞到工程層之上,並努力讓經濟學家真正意識到如果我們看到一個支離破碎的標準可能造成的損害」[16]。

然而這實際上是不可能發生的,Open RAN與6G應是和諧而互相合作,這種衝突破碎的標準論基點在於Open RAN的多元供應優勢,這與6G精神並不互相違背。再者,以人類進步的角度來看,也沒有任何理由說明我們是在走回頭路,除了戰爭、情緒激烈之外。

[20230522]台灣廠商光寶投入發展RIS
在通訊環境中,如何降低傳輸功率的損耗是重要的議題。其中,可重構智能表面 (RIS) 方法主要利用其表面元件來改變入射波的相位,使得多條路徑能夠於接收端產生建設性干涉,以有效降低傳輸功率的損耗。

目前台灣已有廠商發展RIS計畫,光寶在2023年MWC展出多情境的5G專網垂直應用解決方案,如輕量化戶外一體型5G小基站、毫米波O-RU與雲端智慧基站管理系統等5G O-RAN系統產品,同時與遠傳電信發表台灣首發5G毫米波整合部署建置方案「5G mmWave Deployment Total Solution」,全面符合5G專網多元應用需求。其展示O-RAN中的毫米波O-RU,並透過可重構智慧表面(RIS)傳遞毫米波,推出5G毫米波室內布建解決方案。除了台灣光寶外,目前南韓電信商KT與SK Telecom,中國大陸ZTE、日本NEC、法國初創公司Greenerwave、Rohde & Schwarz、清華大學和Actenna Technology等公司皆有發展RIS產品計畫展開。


台灣6G目前共耗費將近5.6億台幣,發展需要三大支柱:IC設計、通訊基站、手機大廠
台灣發展6G在2022年以投入約2.6億台幣,接下來2023年將在投資超過3億台幣發展,其研發主軸在於NTN、THz、JCAS、RIS及AI-Native智慧網路等先進技術,其金額投資方向:國科會、經濟部、數位部啟動6G自主技術研發,共投入約2.6億元,探索先期科研項目及未來與產業之連結。2023年將再投入逾3億元執行「6G產業發展先期研發計畫」,成立產研諮詢工作小組及公部門連結小組,推動「下世代關鍵技術聯合研發」、「產研參與國際組織」、「6G頻譜驗測與基礎環境建置」,以及「探索6G創新應用」等項目[15]。期待,現在的耕耘為了未來的收穫,台灣有前進慢慢走,總比完全不動好。但是,重點是方向要對。 [20221217]

台灣廠商要不落於人後,積極發展6G!這是工研院顧問大力疾呼要產業界注意的事情[12]。這句話說的是完全沒有錯,但是台灣產業界畢竟不是世界通訊系統大廠的生態。雖然台灣有IC設計領頭羊的聯發科,但是缺乏了基地台通訊設備、手機、終端的一流世界大廠如:NTT、Nokia、Ericsson、NEC、華為等。真正通訊系統的大廠才能有產業號召的能力,目前台灣多在零組件及代工上琢磨。這使台灣想進一步發展卻是困難重重。但究竟要怎麼做呢? 培養重點廠商是很大的一個關鍵,有賴政府扶持台積電的政策般,支持國內培養基地台技術廠商。可由IC設計、通訊基站、手機系統開始做起,有這三大支柱才能真正的在行動通訊界取得地位,否則真的可能在某個世代就被人迎頭趕上。[20220829]

5G做好,才有6G,而6G的希望在AI
6G有很多人們的想像,其中有很多對6G的期待,但是有很多是不切實際的,唯有先把5G做好,這一切才會有可能[10]。[20220808]

由於AI目前是最新的潮流,而目前6G的未來會走向AI也無庸置疑的,畢竟AI仍有許多發展值得深入研究,且6G也有很多新議題可以發想,所以聯發科的6G白皮書[9]會強調這一點,其實也不令人意外,不只聯發科,許多研究機構也紛紛指向於此。此外,IEEE更為6G的發展,廣招集研究人員投入研究,而AI也是一個很重要的發展課題![20220712]

鴻海、芳興 2023年發射衛星
台灣的B5G/6G計畫,正緩緩展開[7],產學界一起合作。相關業者如鴻海不能等政府發展6G,決定自己要在2023年發射B5G低軌衛星。由內而外的主動積極才是能成為大事者,先恭喜鴻海有這樣的企圖心。此外台灣國內少數具有太空飛行資深履歷的芳興科技表示,臺灣擁有遠洋漁業優勢,海事通訊非常重要,芳興現已開發海事衛星終端設備,2023年將規劃發射一顆商用立方衛星。 台灣目前有鴻海、芳興科技發射衛星的打算,真是令人感到鼓舞為我國通訊又更網前邁向一步![20220711]

台灣的6G發展,目前毫無章法、亂槍打鳥
台灣並非不想做6G,只是目前仍屬亂槍打鳥的感覺,對於重點技術太赫茲THz仍舊看不到台灣又任何突破,可以看看其他國家如:中國、美國、韓國,他們的業界都進展到什麼程度?只是台灣這邊還缺少?立院還嫌6G預算太貴[4],其實做研究這些錢根本不夠,若是台灣錢不要亂花,這絕對是足夠的。此外,對於科技部的統整號召,計畫丟出去就想要大家投入[5],未免太像姜太公釣魚願者上鉤,看看日本總務省推動事情才有積極,總務省與NTT docomo和東京大學等產官學組織「Beyond 5G推進聯盟」,其明確目標就是要向2022年6月ITU提案他們的技術規格,台灣科技部不應該還是官方思維,應該以服務的角度去做事情,去規劃統整,這樣才會成功![20220617]

日本的6G積極態度,對照台灣的鴕鳥心態
日本很積極除了6G外,在太空非地面網路與5G系統的整合也突破[3],日本在通訊技術與務實上,都反映了日本人做事情的態度上,相信繼續下去,日本將會成為通訊強國,但是反觀台灣呢?
台灣號稱ICT的大國,但是事實上其實只是零組件供應國罷了,台灣需再度提升產業的維度。
台灣能怎麼做呢? 第一:培養系統大廠競逐世界,第二:台灣政府需要找出積極廠商,使其成為世界大廠![20220616]

6G發展重要關鍵:太赫茲THz技術
太赫茲是B5G/6G技術毫無疑問[1],台灣在這一塊發展慢太多,目前主要就只有清大太赫茲源研究及台大的電路研究,而台灣業界目前的發展,完全看不到,聯發科也沒有任何實質成果發表,相對於高通、三星、中國學界在太赫茲通訊都有具體成果,台灣的政府、學界、業界需要再急起直追,否則6G可能很難有具體發展![20220613]

台灣的第二曲線:6G彎道領先
6G主要會在2030正式商業化導入,如今2022對此8年後的6G,台灣做好準備了嗎?新技術新布局,大家現在都說5G都還沒坐熱呢!哪管的了6G的事情啊!

這不禁讓我想起韓第教授(著名書籍作者: 你拿什麼定義你自己),所倡導的第二曲線!如何能在"不被眼前榮錦蒙蔽,才能看到通往未來的蹊徑",這等大的挑戰呢? 除了覺醒的思維,絕無它法! 目前6G前景未定,但是相信很多企業必定默默划水,台灣如何能夠再度超前,超脫半導體思維,維度直接再提高一個層次, 否則被中國邊緣化是很有可能的! 因為中國在5G上已經在穩腳步,雖然全世界以安全為由封鎖,但是基礎已經打好,就等再次突擊的機會![20220428]

Key Item:
  • 美國、英國、澳洲、加拿大和日本於2023年10月宣布成立新的全球電信聯盟(Global Coalition on Telecommunications, GCOT):重點在於「電信供應鏈多元化和開放網路架構」等主題。新 GCOT 的目標與各個成員國(包括美國和英國)內部推廣「安全」電信設備和「開放」介面的努力相吻合。此類條款通常反映出立法者希望阻止使用中國供應商的設備,並鼓勵部署Open RAN 規範。
  • 發展RIS:台灣光寶外,目前南韓電信商KT與SK Telecom,中國大陸ZTE、日本NEC、法國初創公司Greenerwave、Rohde & Schwarz、清華大學和Actenna Technology等公司
  • 台灣6G技術主軸:NTN、THz、JCAS、RIS及AI-Native智慧網路等先進技術
  • 2023年台灣業者發射低軌衛星:鴻海芳興
  • 稜研科技:衛星展主流仍是傳統碟型天線,但平板陣列天線卻受到全場矚目[8]
    • 在衛星展首度公開全球最大的商用/國防用低溫共燒陶瓷Ka頻段陣列天線
  • 3GPP 5G-advanced R18:要求所有產業參與者建立一個協作AI/ML的標準化框架,以確定ML的關鍵目標領域,定義相關框架和架構,以促進ML的成功應用。這種預備性的研究在已經開始!
Reference

[16][20231006]6G碎片化可能已經接近尾聲
https://www.lightreading.com/6g/6g-fragmentation-may-have-just-gotten-a-little-closer

[15][20221215]國科會啟動6G次世代通訊佈局
https://www.eettaiwan.com/20221215nt22-nstc-6g-plan/

國科會規劃在現有6G的先期研發以外,113年再擴大6G科研投入,涵蓋三大面向工作:
1.包容永續的社會應用:
2.智慧高效的技術創新:將發展如全域連網(含非地面通訊網路NTN)、遠紅外線頻段太赫茲(THz)通訊、聯合通訊與感測(JCAS)、提高訊號覆蓋率的智慧表面反射(RIS)及AI-Native智慧網路等先進技術,並重視資安防護
3.全球鏈結的人才發展:

[14][20221013]上海打造未來產業 產值5千億人民幣
https://udn.com/news/story/7333/6682130
據上海市經濟和信息化委員會11日晚間發布的消息,上海計畫在腦機接口(腦機介面)、6G技術等未來產業上發力,到2030年實現未來產業產值達5000億元人民幣左右的發展目標。

根據《方案》,上海將在一些前沿領域布局。比如在腦機接口領域,上海計畫加速在非侵入式腦機接口技術、腦機融合技術等領域的突破;探索腦機接口技術在肢體運動障礙、慢性意識障礙、精神疾病等醫療康復領域的應用。

在6G技術上,上海計畫聚焦6G智能終端、系統設備、通感算一體化網絡以及融合應用等領域,推動產業做大、做強,並強化6G標準引領。

在量子科技上,上海計畫圍繞量子計算、量子通信、量子測量,積極培育量子科技產業;推動量子技術在金融、大數據計算、醫療健康、資源環境等領域的應用。
經濟部明年度科專預算,揭露最新規劃「6G產業發展先期研發計畫」,期程預計3年、規模達4億3,733萬元,從2023年啟動,目標是在2025年完成6G型系統,盼2028年啟用6G可通訊的商用試驗網路目標。

經部官員表示,明年5G科專重點將放在Open RAN小基站,希望技術自主率達8成,淬鍊5G垂直應用及專網商業化,預期促投42.65億元,帶動5G產業衍生產值達205億元,全程帶動5G產值邁向500億元。

為提早布局6G系統,提升我國6G自主技術,經濟部依據行政院「智慧國家方案(2021-2025)」的數位基盤發展策略,規劃6G產業發展先期研發計畫,首年編列1億933萬元,希望透過計畫布局6G自主技術能量,使台灣成為全球主流系統重要策略夥件。

技術處表示,這是一項跨部會計畫,經濟部重點工作將放在為6G雛型系統先期研發優勢技術選題國際合作布局,計畫包含跨部會合作之國際組織參與、頻譜整備及跨領域應用與資安等,目標是在2025年完成6G雛型系統、2028年啟用6G通訊商用試驗網路。

官員說,6G使用多大頻寬或位在什麼頻段,尚未出爐,各國均在搶材料做出6G元件試驗功能,爭取在國際上參與製訂標準,如有好的機會,台灣業者可去國際市場上參與標準提案,例如聯發科已在第三代合作夥伴計畫(3GPP)工作組參與,有足夠發言權。

另技術處希望完成6G型系統規格訂定與細部設計,布局選定符合我國產業優勢發展之6G技術;進行6G優勢技術選題及技術規劃與發展,例如中高頻段MIMO多天線系統、融入環境新型態技術等,也要支持廠商參與6G國際組織,完成國際廠商6G技術布局盤點等工作。

[12][2022-08-29]5G世代恐提前終結? 專家呼籲台廠及早卡位6G
5G世代恐提前終結? 專家呼籲台廠及早卡位6G (digitimes.com.tw)

經濟部工業局出資新台幣1.5億元,委託法人機構工研院、資策會執行「5G+產業生態鏈推動計畫」,補助電電公會成立「5G產業創新發展聯盟」,包括和碩資深副總徐衍珍、聯發科副總林美惠、仁寶執行副總彭聖華等人均擔任分組召集人,共商5G產業發展對策。

近期工研院顧問曾逸群在為該聯盟演講時提到,美國希望在6G拿回無線通訊主導權,相關的技術論壇討論熱絡,其呼籲台廠應及早卡位6G。曾逸群透過視訊表示,雖然2030年才會進到6G,但工研院已在開發6G應用。雖然新技術看起來像5G加強版,其實已是在6G旗幟下在做開發。到底什麼地方是6G最好的切入點?一般認為應該就是沈浸式數位世界體驗,各式研發都可以找到出路。

只不過6G提早到來,對5G的營運商、供應商而言似乎不是好事,因為營運商為5G付出高昂的執照標金,理論上應該至少還要有7~8年的營運時間,再進入下個世代較妥。曾逸群表示,所以就算業界在做6G的技術,但還是會以5G、5G Advanced的名義往前走,以免造成營運商困擾。

台灣面對全球競爭,不要再等別人技術標準開發完再想怎麼接單,因為未來的市場是應用導向,端到端需要很多定置化的設備,台廠應透過Next G聯盟(Next GAlliance)的論壇,提早知道客戶的需求,開創6G機會。

曾逸群指出,為Next G聯盟可以有許多值得台廠合作的對象,例如在無人機(UAV)系統開發方面有公共網路安全的業者First Net電信商T-Mobile;在協作型機器人(Coordinated Robotics)則有LGEFirst Net;非地面網路(Non-Terrestrial Networks;NTN)則有First NetOfinno。這些都是台灣端到端到以合作的夥伴。

Next G聯盟還有普渡大學、麻省理工學院(MIT)、東北大學、北卡羅來納州立大學(NC State) 等學術會員,工研院正與這些大學密切接觸中。Next G聯盟的目標是確立及定義早期步驟與策略,促進和引導Next G技術在新市場及商業部門中快速商用化,並在北美及全球獲得大規模採用。

根據國家通訊傳播委員會(NCC)整理資料,為提高北美6G與下一代行動通訊技術領導地位,美國電信產業解決方案聯盟(ATIS)於2020年10月13日宣布成立Next G聯盟,其業務涵蓋研發、製造、標準化與市場整備。

ATIS創始成員包含AT&T、Bell Canada、Ciena、Ericsson、Facebook、InterDigital、JMA Wireless、Microsoft、Nokia、Qualcomm、Samsung、TELUS、Telnyx、T-Mobile、UScellular及Verizon等企業,且持續增加。

工業局官員表示,台灣的「5G產業創新發展聯盟」創立於2020年5月,略早於美國Next G聯盟。該聯盟設立開放網路架構、系統供應鏈、垂直應用、智慧財產權、開源系統軟體5個SIG。

其,中開源系統軟體SIG由和碩資深副總經理徐衍珍擔任業界召集人、工研院資通所所長丁邦安擔任法人召集人,共同推動軟硬體系統整合,並聚焦Linux Foundation O-RAN Software Community(OSC)開源軟體社群計劃,系統整合驗測符合O-RAN Alliance介面標準規範之設備與軟體。

[10][2022-06-28]智慧工廠需要高穩定性 學界對6G寄予厚望
智慧工廠需要高穩定性 學界對6G寄予厚望 (digitimes.com.tw)

繼頻率使用費後,5G專網專頻的使用管理辦法草案已於2022年7月中旬預告,預定9月中旬正式實施。國家通訊傳播委員會(NCC)期待企業踴躍申請5G企業專網,投入垂直應用場域之創新應用發展。不過學界研究認為,5G專網最大的應用是智慧工廠,但目前5G的穩定度並非完美,6G或許才能滿足企業的嚴苛要求

根據國科會報告,雖然5G已具備低延遲的特性,但智慧工廠、智慧醫療等服務要求更高的穩定性,邊緣雲(EdgeCloud)則是解決此項挑戰的技術解方,此階段投入技術研發也協助台灣廠商在元宇宙(Metaverse)創新服務搶佔位置。

為因應美、日、澳等印太地區跨國基礎建設合作契機,使台灣成為印太數位通訊樞紐,目前政府正加碼擴建光纜通道支線延伸至其他海纜站與資料中心。投入一項名為「連結亞太強韌陸海空網路」的計畫。

目前6G自主產業技術先期規劃,由經濟部技術處、國科會工程處分別投入6G產業關鍵技術研發、6G前瞻學術研發中心設立。以及經濟部工業局接續的6G產業研析觀測與NCC的頻譜及應用整備等四大先期規劃工作。目標是完成3至5個6G雛型系統發展,做6G產業關鍵技術國際布局。

學界目前希望透過執行相關研發計畫,提升台灣在sub-THz電子科學領域國際領先地位。為避免產學落差,學界跑太前以致業界無法承接,學界也設法要把sub-THz頻段的技術應用於60 GHzWiGig及5G行動通訊。

一般認為,6G行動通訊會有超高速、低延遲、高可靠性、高移動度、高智慧性的特性,科幻電影裡的沉浸式高解析度的三維立體影像將成為可能。更重要的是6G連結邊緣計算,可讓無人載具的連結及運行更順暢和安全。

由於5G的高額建置成本、基地台耗電量過高,已讓電信業者吃不消。未來6G技術勢必要有所改善。除了增加通訊涵蓋率、提高系統的數據傳輸率外,如何減少網路的功率消耗、節省電信業者佈建基地台的成本,也是新材料(如GaN、SiC)和6G通訊技術研發的重點方向。

[9][2022-06-28]全面解放異質化資源頻譜AI/ML聚合6G生態系統
聯發科技,新通訊
https://www.2cm.com.tw/2cm/zh-tw/market/3D163D90BF864EEDA851CD782DE15A2A/?utm_source=2cm_newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=weekly20220705

6G時代來臨,除了地面網路和非地面網路裝置提升寬頻體驗之外,營運商接下來須關注如何整合不同頻譜授權制度,並且透過異構無線接入體系架構AI和ML,以及專為應用設計的跨層結構,達到更全面、高效的網路覆蓋率。


人工智慧(AI)和機器學習(ML) 正迅速滲透到所有產業領域,無論專業級用途還是消費級用途。AI和ML均支援自動執行複雜任務,同時迭代地從其操作中學習,藉由實際的系統運作過程持續不斷地提高其性能。因此,AI/ML不僅是6G時代大有裨益的工具,它還將在6G系統的建立、優化、管理、協調和運行中發揮關鍵作用。

AI/ML優化6G系統

引入AI不需要通過人工干預就可以自動、迭代地提高行動網路性能,這樣的設計目標和能力在業界已經存在相當長時間。舉例來說,現有的4G和5G系統中,自優化網路和維修度驗證測試(Maintainability Demonstration Test, MDT)功能允許以最小的人為干預自主優化網路和裝置運行。ML為網路和裝置帶來了新的機會,它們可以使用大數據識別和學習如何優化系統性能,而毋須定義一組預先設定的結果。

AI/ML不僅將單獨用於優化6G裝置和6G網路的性能,同時也將在網路和裝置之間協同使用,以優化整個6G系統的性能。AI/ML將實現即時、近即時或非即時的性能優化,具體取決於當前的需求。
.即時:物理層操作、鏈路自適應、調度、裝置功耗
.近即時:負載均衡、QoS優化、干擾管理
.非即時:網路規畫、配置
ML為網路性能最大化帶來了前所未有的優勢,衡量網路性能的重要KPI包括:區域頻譜效率、服務吞吐量/延遲/可靠性/可用性、裝置電池壽命、網路/裝置能耗、連接建立延遲/可靠性、裝置位置準確性。當將它們分解為影響各個KPI的不同功能時,ML可在無數層面上發揮支援這些目標實現的可能性,端看對ML運用的創意及技術,例如優化細胞搜尋(Cell Search)、MIMO無線鏈路適應、行動、干擾抑制、流量路由等(圖1)。
圖1 6G時代AI整合的機遇
然後,當點到點應用的資料載入到無線接入域時,就可以進一步優化服務供應,但這樣的機會同時也帶來了以下四點挑戰。
1.如何在「決策」不集中、支援決策的資料來自不同節點的網路中進行最優學習。
2.如何保證多廠商環境下的協同算法,其中來自不同廠商的節點間相互連接。
3.如何在不降低KPI的情況下,高效、安全地管理資料集,並將資料集傳輸到系統的適當部分,以做出此類決策。
4.如何驗證ML技術在網路和裝置中的性能,以確保在考慮所有KPI的情況下做出最佳決策。
上述挑戰要求所有產業參與者建立一個協作的標準化框架,以確定ML的關鍵目標領域,定義相關框架和架構,以促進ML的成功應用。這種預備性的研究在3GPP 5G-advanced已經開始。此外,在O-RAN聯盟內部,已經開展了為資料收集確定網路架構和接口的工作,並定義了O-RAN RAN智慧控制器(RIC)。6G系統將成為第一代從初始便與ML形式的AI渾然一體的行動通訊系統,這將簡化整體系統設計,同時最大限度地提高性能。

提高頻譜資源 擴展6G發展性
越來越多的無線裝置正服務於不同的社會需求,該趨勢推動越來越高的容量要求,進而需要更多的頻譜來滿足裝置的流量需求。接下來將關注潛在相關的6G新型頻譜,更加智慧化的頻譜接入技術,以及對如何優化頻譜共享機制來為6G平台創造更多新機會進行探討。

7~24GHz
對於3GPP目前定義的頻段,FR1最大到7.125GHz,FR2是從24.25GHz開始,二者之間的7~24GHz範圍內存在大量可利用的潛在頻譜資源。該頻段的頻譜特性兼具FR1和FR2的優點,可使6G操作具有以下優點:高階MIMO(8×8或更多)可以將更多的天線整合到更小的物理尺寸單元。而這正是FR1範圍內現有頻段的局限所在,因為它們的波長更大;相較於FR2範圍的頻譜,傳播特性得到了改善。因此,7~24GHz頻段作為6G運行的候選頻段應予以強烈考慮。

Sub-THz
在Sub-THz頻段範圍內,有機會為6G通訊提供大量的新型頻譜資源。表1羅列了不同國家/地區在Sub-THz範圍內潛在的頻譜資源。

然而,在這個頻率範圍內的無線通道會經歷較大的傳播和反射損耗,遮擋也會導致LOS(Line of Sight)路徑的可用性降低。這些現象導致鏈路性能具有更短的範圍和間歇性的開/關行為等特點。Sub-THz頻段天線的小尺寸使得收發機可以配備大量的天線單元,進而實現具有高波束增益的窄波束,有助於克服衰減損失和分子吸收。然而,這也導致系統對於波束失準更加敏感,使得對行動用戶的波束追蹤更具挑戰性。

從應用的角度而言,上述特性使Sub-THz頻譜極其適合以下應用:固定回程或行動裝置,透過LOS點對點/多點連接,與一個網路樞紐連接,或作為網路的一部分,並通過狹窄的固定波束最大限度地擴大連接範圍;短距樞紐,在環境如室內、大型場館等中,為潛在的大量用戶提供高資料速率/容量。

為最大化Sub-THz的使用機會,需要設計先進的無線接入協定來克服典型的挑戰,並滿足目標使用場景的需求,同時需要融合性設計以便在不同頻譜授權制度下工作,包括授權頻譜、非授權頻譜或者混合性頻譜。

異構MIMO網路實現高頻譜
現有的0.4~3GHz頻段對6G生態系統仍然很重要,這是由於它們天然的覆蓋優勢,特別是對於室外到室內的通訊,並且頻譜資源的稀缺性使得6G最大化頻譜利用效率變得非常重要。受限於物理天線尺寸以及它們進一步給網路和裝置帶來的限制,在這個頻段範圍內透過更高階的MIMO實現高頻譜利用率將非常困難,因此仍需對新型方法進行探索。相較於前幾代通訊(包括4G到5G)之間的演進,已經減少始終在線(Always-On)的網路傳輸方式,這使得營運商從6G無線接入的演進變得更為便捷。

以更好的效率和品質利用現有的3GHz~71GHz的5G高頻段也很重要,聯發科技也期望「異構MIMO」在此發揮重要的作用:其中裝置可作為網路節點進行協作,以最大限度地提高地區的整體頻譜利用效率。

鑒於現有頻譜在很大程度上被靜態地定義為「FDD」或「TDD」的雙工模式,預計6G將是革命性技術:透過網路和裝置上的全雙工或部分雙工,在所有頻譜上驅動無約束的智慧雙工接入,以最大限度地利用頻譜。6G還允許以更具創新性的方式組合單獨的頻譜資源,例如高頻段+低頻段以實現更好的性能與複雜度的權衡。

為了滿足某一地區的峰值和平均流量需求,對頻譜需求的日益增加將進一步導致需要更優的頻譜接入方式,進而助網路供應商以最低的成本來滿足這些需求。為此,6G系統需要支援最佳的頻譜共享方式,不僅要支援同一網路的營運商和用戶之間的頻譜共享,還要支援不同部署拓撲下的最佳共存。

其中例子是,當終端裝置/混合節點被用作Mesh網路的一部分,它們的傳輸和接收能夠與同類型的其他節點、以及傳統網路節點的傳輸和接收進行協調,進而避免干擾且最大限度地提升區域內所有用戶的體驗。此外,地面節點和非地面節點間的頻譜多工也將帶來一些新的挑戰需要克服,進而支援最佳的多工方式以實現完全無縫覆蓋。

最後,使6G與現有的非行動技術共存也將是確保垂直產業能夠採用6G,並最大限度地重用任何現有特定頻譜資源的關鍵。

跨雲端、網路和裝置點到點安全架構

6G生態系統蓄勢待發,為快速實現社會的數位化轉型(無論是對人、企業還是政府),它必須天生具備強大的韌性,進而能夠應對任何意外或惡意的侵害,並具備足夠的靈活性以應對新的未知威脅。只有如此,6G才能得到人民、企業和政府的充分信任,並兌現承諾。

作為6G成功的條件,必然是由終端用戶和發布營運6G的營運商賦予對6G的信任,而信任無疑來自於滿足用戶體驗,甚至超過預期性能的能力,但從根本上說,信任根植於6G能夠提供全面安全性和彈性的能力。

因此,建立6G的信任為以下幾個方面:首先確保6G系統和裝置是完全安全;還有該系統任何時候都能充分保護其傳輸或儲存所有用戶資料、身分;還有,6G針對所有用戶資料、身份的保護須可經得起驗證。該系統具有高度的內部彈性,即在出現故障時,擁有迅速自動恢復的能力,以及未有故障情況能夠選擇性具備更高可用性。提升通訊安全不僅包括對用戶資料、身分保護,也包括任何裝置之間(雲端、網路和裝置相互通訊、進行身分驗證的過程,當通訊裝置進行授權時,不僅可以防止系統被未經授權的用戶使用,還能防止被惡意使用。

三大安全挑戰

6G安全面臨三大方面的挑戰:結合了雲端、網路和裝置的架構模型;AI/ML在6G中的核心作用;運算技術的進步。

6G生態系統將結合多種技術,包括雲端、網路基礎設施、裝置及之間的接口,另外還具備去中心式網路架構模型的特點,例如邊緣運算的廣泛使用、Mesh行動通訊網路的出現。

但技術的演進卻也潛藏新型安全漏洞,例如原本極為安全的核心網被推到網路邊緣;再比如,裝置在網路架構不僅扮演非源頭,相當於末端的角色,也更積極地為其附近的裝置提供網路連接,因此承擔過去是在核心網進行的工作,如測量和記錄訊息。

分布式網路也可能對處理本地資料有自己的要求,例如部署在安全位置的網路邊緣節點可能需要將一些資料限制在本地,而非與邊緣之外的其他網路節點共享資料。所以,無論體系架構的模型是什麼,6G系統所有的組成都必須獨立且協同提供高水準的安全和彈性,更重要的是,始終確保沒有QoS的降低(例如延遲方面)。

強化安全系統 首重物理層安全

AI/ML將在6G系統的運行中發揮核心作用,特別是可減少或避免人為干預,預計協助6G系統在產生、傳輸、儲存和利用前所未有的大量資料。這些資料不僅包括用戶相關的資料,還能保護資料機密性、完整性和來源。這不僅關係到6G信任的建立,還嚴重影響到實際運作,例如任何惡意資料損壞都可能對6G的營運產生不利影響。然而,重要的不僅是對資料的保護,還包括檢測和識別任何潛在的資料損壞,影響6G運行之前就將資料丟棄。

對此,AI/ML必須是安全且可被信任,進而可廣泛應用於6G系統的運行中;但它也將是一個關鍵工具,必然使系統複雜而安全。AI/ML將能夠快速檢測和回應可能出現在6G系統中的安全威脅和漏洞,重要的是,從這些事件中學習,以迭代地提高系統的安全級別。

運算技術的進步,尤其是量子運算,可能會對密碼學和社會的數位化構成重大威脅。對於6G,不僅要從安全的角度,而且要從實際實現的角度出發,考慮非對稱密碼和對稱密碼算法,來研究能夠抵御量子運算機密碼分析攻擊的方法。

最後,需要從安全性以及在6G系統中實現的複雜度兩方面研究一種有前景的方法,即物理層安全性,它是對更傳統的密碼解決方案的補充。物理層安全可對付無線電媒介上的漏洞和威脅,無論是在竊聽還是干擾方面容易受到攻擊,都可透過利用無線通道或無線裝置的物理層屬性、隨機性,比高層協定更有效實現物理層身分驗證。因此,物理層安全可以防止通訊系統中使用MIMO或中繼通訊的竊聽攻擊,兩者都是6G系統的核心要素。MIMO波束成形技術則可以用來干擾潛在的竊聽者,而受信任的混合節點也可以相互合作,以干擾潛在的竊聽者。

6G三大願景

6G是一種面向IMT2030和未來技術,其全球標準將於2024年左右由3GPP啟動,而相應的正式商用預期在2030年左右。下一代無線通訊標準的制定將會擴大社會的數位化轉型,影響範圍不限於消費者,或是專業市場的企業和政府。如此宏大的目標要求總體系統設計能夠滿足這些市場的極致性能需求,同時能夠以安全和可持續的方式適應其各種資料消費模型和部署場景。

6G標準的制定看上去非常複雜,但若遵循關鍵的系統設計原則,願景就能夠成為現實。這個原則就是繁簡得宜、臻善致美和融合暢達。繁簡得宜是複雜度與簡潔性的結合,可以在實現性能飛躍的同時顯著降低交付每位元資料的處理需求,以將成本和能耗保持在實際可控範圍內。臻善致美指的是優化以用戶體驗為導向,無論該用戶是6G服務的提供者還是消費者。

聯發科技期望沿著三個新的關鍵方向進行優化:異構無線接入體系架構、AI和ML以及專為應用設計的跨層結構。

至於融合暢達指的是對等域之間的融合,這對於解決承受能力和能源效率方面的挑戰是一個重要的機會。該融合包括裝置和網路節點之間、頻譜制度之間、接入/上傳和回傳之間、裝置到裝置和基地台到裝置接入之間、地面和非地面接入之間,通訊和運算的融合等。

突破5G挑戰

與5G相比,6G系統在流量與裝置類型、頻譜範圍與制度、網路拓撲等方面的複雜度將相對增加。AI和ML可以整合到網路和裝置操作的各個領域,進而簡化6G的部署和操作。同時,迭代學習機制可以整體提高6G系統性能,無論是即時方面(如鏈路自適應、調度)、近即時方面(如負載平衡、干擾管理),還是非即時方面(如網路規畫),因而能夠支援總體目標,如最大化用戶體驗、優化成本效率和最小化能耗。

能源效率

能源效率對6G來說既是一個挑戰,也是一個機遇,可以讓6G變得與之前截然不同。社會可持續性目標將推動整體網路能源足跡的減少,同時實現性能進步。在裝置方面,須克服散熱和電池容量的挑戰,以實現更高的資料速率和新的裝置外型尺寸,進而實現沈浸式應用。為了滿足這些需求,無論是在無線研究領域還是在半導體技術領域,都需要轉變研究思路將能源效率作為基本KPI。

頻譜資源

頻譜將是6G系統設計另一個驅動力,為了應付在服務需求和使用案例中更為多樣化的需求,以及地理上的廣域覆蓋和按需接入服務的需求,系統將需要同時支援現有的頻率和新的頻率範圍,並實現最佳的頻譜共享。用於地面和非地面部署的5G以及傳統通訊系統將會提高現有頻譜的利用率,將一些頻譜進行再分配,同時將頻譜擴展到7~24GHz以及Sub-THz範圍,讓6G能夠滿足不同的頻譜共享機制,進而促進系統部署頻譜,同時又能促進垂直產業市場的傳統頻譜重用。

MIMO

MIMO將在6G時代發揮更為重要的作用,在Sub-THz頻段,得益於更小的天線陣列尺寸,天線陣列的數量得以大幅提升,進而有望解決Sub-THz頻段傳播特性帶來的挑戰。此外,mmWave和Sub-THz頻段的密集式組網將進一步推動對去小區分布式MIMO的需求,進而保障用戶在不同無線電節點下的無縫式體驗。

無線接入融合

無線接入的融合對於實現6G目標架構至關重要,因為它可以避免技術碎片化,有助於最大限度地實現技術規模化經濟,進而提高網路和裝置的性價比。為此,建議採用統一的無線波形準則,可基於一組簡單的波形和可選參數進行擴展。此外,裝置和網路節點之間的融合,即網路節點的「裝置化」或「混合節點」的部署變得尤為重要,該方法可利用更高頻段的頻譜資源(從C頻段到mmWave或者Sub-THz頻段),以一種經濟且有效的方式來擴展地面6G的覆蓋。

6G彈性架構打造新展望6G架構將具有充分的適應能力,能夠為通訊終端間的任意資料業務模型提供最佳的網路拓撲,這些通訊終端既可以透過傳統地面網路架構,在一個本地Mesh網路中進行直連,也可以通過機載或衛星裝置進行中繼連接。為此,從無線架構的角度來看,混合節點將發揮主要作用,並提供必要的網路功能以協作式地確定最佳的無線網路拓撲。

此外,6G架構也將由原生應用所驅動,並具備可配置性以支援:
.網路邊緣和裝置之間的運算資源優化分配、分布和共享
.多節點間側和多節點間服務器功能的本地化和分布化
.裝置到裝置間的直接操作
傳統的用戶平面協定堆疊被按順序來傳遞無損資料,但這不適用於延遲受限的高交互沈浸式應用,因此需要新的方法來解決用戶體驗干擾因素(抖動、丟包和資料速率波動)所帶來的挑戰。一個精簡的用戶平面協定堆疊將依賴於應用程序和無線層之間更強的相互感知,進而實現目標性能,並減少對封包級別干預的需求。這些干預會導致不可接受的延遲和流量間接費用,同時也能避免由於資料緩衝導致的嚴重的記憶體占用負擔。
地面和非地面接入的融合是一項極具潛力的發展方向,其能夠以經濟有效的方式填補人口稀少地區現有的行動通訊覆蓋缺口,借助於現有裝置和地面行動通訊生態系統的規模和市場,以避免給用戶帶來任何額外的負擔。對消費級裝置進行低影響的硬體改造是非常重要的,用戶即可通過單一、可負擔的主流裝置、行動通訊和應用來接入衛星服務。如此便可透過地面/非地面無線接口和網路的原生化整合,以及地面和非地面接入間的頻譜多工等關鍵,實現目標。

6G需要在本質上是安全且有彈性的,進而能夠在出現新的威脅時仍可信賴。物理層安全作為傳統加密措施的補充,6G系統不僅相對於5G系統可以提高安全性,還能解決傳統安全措施,如更高層身分驗證的延遲問題,進而充分支援對延遲敏感的應用。最後,AI/ML技術將在快速檢測與響應威脅和漏洞方面發揮重要作用,同時能夠從這些漏洞中學習,以防止出現新的安全漏洞。
(本文節錄自聯發科技6G願景白皮書)
[8][2022-05-26]衛星展 臺廠露鋒芒 積極爭取全球大廠商機
[7][2022-07-06]B5G建灘頭堡 產學需放手一搏
莊衍松/評析


中國大陸雖然尚未掌握半導體先進製造的能力,但在5G、B5G乃至於6G通訊技術方面,華為等中國科技大廠正加緊投入研發,不但要與世界抗衡,甚至有機會引領世界標準走向。台灣要如何在如此激烈的技術競爭中佔有一席之地,聚焦優勢領域,擴大產學研合作,將攸關未來台灣通訊產業的版圖變化。

美國衛星產業協會(Satellite Industry Association)調查發現,衛星產值佔整體太空總產值的77%;其中衛星服務和地面設備合計佔衛星產值的90%。B5G之所以受到關注,就是因為這是台灣通訊產業可進入太空市場的入場券。

雖然衛星地面天線、設備的訂單量龐大,然而隨著技術進步,火箭發射成本快速降低,商業化的立方衛星(CubeSat,1至10公斤)、微衛星(10至100公斤)等低軌衛星已有大規模生產與市場需求的特性。至於星鏈(Starlink)重達300公斤的大功率低軌衛星,在國家太空中心和工研院的合作下,未來台灣也有機會獨立研製,並技轉給廠商。而且5G行動通訊系統與衛星網路結合,更可把廣域涵蓋、低干擾、傳輸低延遲的通訊服務做到全球涵蓋。這有助於在未來的自駕車、工業與交通(如海運、空運)實現創新應用。

中國華為、南韓三星電子(Samsung Electronics) 在5G標準關鍵專利(SEP)上已位居世界領先群。和碩董事長童子賢曾表示,衛星通訊是台灣產業新機會,未來5年產值不輸半導體;鴻海董事長劉揚偉也指出,除了電動車、半導體之外,鴻海在新世代通訊領域上要布局B5G衛星通訊。除了地面衛星接收站,還要自製B5G低軌衛星,目標是2023年就打上太空軌道,做電動車的即時聯網實驗。此外,在通訊晶片具有競爭優勢的聯發科,也必然會推出B5G和6G的晶片解決方案。

有鑑於國際衛星業者布建低軌衛星通訊網路,帶動整體衛星通訊產業蓬勃發展是確定的趨勢,就連台灣的政府部門也開始修正無線電頻率供應計畫,以因應低軌衛星數量激增而快速增加的頻寬需求。

根據行政院2022年3月核定通過的無線電頻率供應計畫,政府將釋出10.7~12.7GHz、13.75~14.5GHz、17.7~20.2GHz 及 27.5~30.0GHz等頻率,開放電信事業申請設置作為同步與非同步衛星固定通訊之衛星通訊網路設備接取使用;其中27.9~29.5GHz屬於5G行動寬頻業者的毫米波(mmWave)頻段,只要衛星通訊服務與既有行動寬頻業者完成協議,或向國家通訊傳播委員會(NCC)申請核配也能使用。

為了掌握自主技術,避免受制於人,經濟部過去幾年曾經執行「B5G/6G無線通訊網路技術研發專案計畫」,要投入B5G/6G超高頻元件開發,涵蓋從元件、IC設計、封裝、測試到系統應用之關鍵核心技術,以建立完整超高頻功率放大器與系統驗證技術,達成取代進口的完全自主化目標。

事實上,B5G的晶片技術、實體層技術、多型態網路技術都會比4G、5G困難而且複雜得多。當時經濟部邀請學者專家討論後提出幾項重點研發項目,要法人和學界共同挑戰。例如低耗能與低熱散逸的用戶端晶片;實現於100GHz~30THz頻段之巨量天線陣列、空間多工、射頻、天線技術及相關信號、演算法設計等。

此外在網路切片、分拆與切割(Slicing,Splitting, and Disaggregation)技術也相當重要,如網路虛擬化/軟體定義網路技術(NFV/SDN)及編排(Orchestration)等相關議題,經濟部均訂定有專案挑戰目標。當然,任何技術最重要的就是應用,有應用才會有人買單。B5G垂直應用也是台灣要布局的重點,例如:工業物聯網應用、AR/VR技術、車聯網V2X技術、可接收衛星網路的無人機應用、智慧醫療之垂直應用等。

目前台灣已有許多廠商投入相位陣列天線模組、使設備薄型化之射頻或基頻電路系統、收發訊號調變及解調變、波束成型指向性自動操控、低軌衛星星系軌跡追蹤控制等技術產品的開發。除了鴻海2023年要發射衛星芳興也預定2023年要發射1顆商用立方衛星。或許可以這麼說,2023年開始,在太空軌道部署衛星再也不是政府和國家太空中心專屬的任務,而是百家爭鳴的競技場。由於民間的太空產業實力已建立起來,受到政府長期補助的國家太空中心未來的退場問題,也應該坦然面對與討論。

工研院電子與光電系統研究所在行政院核定的「A世代半導體」綱要計畫項下,2022年正投入大量經費鎖定B5G/6G 超高頻元件領域,開發從元件、IC設計、封裝、測試到系統應用之關鍵核心技術,將發展大尺寸晶圓超高頻元件製程,希望能同時提升三五族與矽半導體產業製程之研發。相信在法人、學界、廠商的共同努力下,台灣在B5G、6G產業價值鏈中,應該可以淬練出台灣獨特的能力。



[5][2022-6-17](Daily Issue)萬物聯網頻寬需求大增 產學攜手迎向智慧網路時代
莊衍松/台北



在政府決定放棄清零政策與病毒共存後,2022年5月以來台灣疫情升溫,所幸絕大多數確診者為無症狀和輕症。為避免員工染疫,許多產業及公司紛紛採取分流上班和居家工作(WFH),至於會議則儘可能採取線上方式,避免實體接觸的傳播風險。展望未來無線網路將進入太赫茲(Tera Hertz)的時代,科幻電影才有的沉浸式3D立體影像視訊會議將會成真,現在台灣已有許多專家都正朝這個目標努力中。

科技部不久前發出「6G前瞻學術研發中心先期規劃計畫」的徵求公告指出,全球行動設備供應商協會(GSA)預測5G連接數佔總連接數將由2021年的8%,提升至2025年的25%。國際標準組織如國際電信聯盟(ITU)、3GPP已持續規劃B5G(Beyond 5G) / 6G世代的通訊技術標準,台灣也應該發展6G技術及系統發展雛型,因此科技部祭出重金補助,號召學術界的菁英共同投入6G相關技術研發。


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無線寬頻技術演進表


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台灣6G優勢技術選題方向



6G行動通訊有幾個特性,包括超高速、低延遲、高可靠度、高移動性,更有智慧。預期將來6G上路,將會產生對人類的社會、經濟、學術發展影響深遠的創新應用。因為6G行動通訊可以做到需要全自動化零接觸、連網終端設備無所不在、極低耗能、極度安全與韌性的客戶要求。至於延展實境(XR) 在醫療、工作、及娛樂等各領域的應用也將逐步浮現。

業界則認為,6G可能有4種應用。其一是結合類神經網路系統,實現物聯網裝置的智慧化;其二是結合感測技術和機器學習;其三是在工業製造的大規模垂直應用,如工業4.0+,乃至於工業5.0;其四是更廣泛的高速網路,可實現比AR更逼真的體驗,讓科幻電影的情節真實上演。

台大電機系教授廖婉君正在執行6G網路沉浸式XR創新應用網路資源管理的核心技術開發,就是利用6G和XR跨層設計技術來增進網路資源使用效率。

6G更強大 技術挑戰亦不小

根據專家研究,由於無線通訊使用量大增,但可用的頻譜並沒有隨之增加。以物聯網(IoT)裝置而言,2017年只有60億台,到了2022年則超過160億台。所以採用新技術、新天線、甚至是開放網路架構,都可以是解決的方法。

科技部工程司選出五大重點優勢技術選題,包括中頻高頻段MIMO多天線系統、符合綠能目標之3D網路通訊、融入環境之新形態無線技術、高速光網路自主技術、開放網路架構雛型系統等。這些都是台灣學研界有經驗,可持續突破的領域。

這五大重點優勢技術選題中,放網路架構雛型系統指的就是台灣網通廠正在做的Open-RAN;至於MIMO多天線系統、新形態無線技術也都有學界、法人和業界的共同參與。較新奇的是結合低軌衛星(LEO)、無人機(UAV)和地面接收站連結的3D網路,和可見光通訊(如利用LED燈泡發出白光做高速傳輸資料)。

這些在可預見的未來都會愈來愈成熟,例如NTT、富士通(Fujitsu)、中華電信等行動通訊廠商,已組成創新光學和無線網路聯盟(innovative optical and wireless network;IOWN),要為市場需求預作準備。學界如台灣科技大學電子工程系講座教授李三良,也投入高速雷射光源(High-SpeedOptical Networking)的研發。

眾所周知SpaceX的Starlink在烏克蘭對抗軍侵略時發揮作用,而台灣也有不少廠商是Starlink供應商。像這種「非地面網路」(Non-terrestrialnetworks) 、高空平台電台(High Altitude Platform Station;HAPS)等新應用已經商業化,未來如何做到空中通訊酬載與地面通訊設備的完美系統整合(Space-Air-Ground Integrated),而且還要滿足低功耗,符合綠色環保的目標,就要考驗工程專家的能力和智慧。

國家通訊傳播委員會(NCC)委外研究指出,B5G、6G以高涵蓋、高密度、高頻寬、高可靠、高精度與高智慧等特色為願景,衛星通訊與地面網路的整合亦是受矚目焦點。該研究認為政府應注意相關頻段釋出規劃、干擾協調情形,並且關注國際6G設備成熟度、產業生態系與商業模式發展情形作為台灣的政策參考。

技術布局 學研界多管齊下

要走到下世代無線網路的世界,並非滿足科技部選出的五大重點優勢技術選題就所向無敵了。畢竟許多電機、電信、通訊、資訊領域的專家也有自己的創新構想,主動探尋可能的技術,說不定也有機會成為6G,乃至於7G的技術核心。

例如陽明交大網路工程研究所教授林靖茹,想要提升無線通訊與核心網路效率,利用新穎的微型神經計算棒(Neural Compute Stick;NCS)結合交換機封包轉傳能力,實現交換機內神經網路推論(Intra-Network Inference;INI),創造出具有AI運算能力的軟體定義網路平台(Software Defined Networks)。

此外,每個基地台的天線數量不斷增加使網路管理更具挑戰性,林靖茹也投入雲端無線接取網路(Cloud Radio Access Network;C-RAN)相關研究,可靈活分配前端無線電資源並減少無線電之間的干擾,從而提高整體系統容量,更有效地利用有限的頻譜資源,以實現下一代網路的優勢。

由於6G無線網路可大幅改善元宇宙、智聯網、智慧城市、全像影像傳輸等效能,清華大學電子工程研究所助理教授楊尚樺的太赫茲核心元件研發也在進行中。據其提出的研究方向,未來可用於非接觸式感測並與其他感測模組結合,有助於半導體檢測、工業檢測、氣體監測、化學探測、精準醫療、轉譯農學、生化機構等相關研究。

空中基地台通訊及網路技術,是目前無人機產業所欠缺的。電信商所開發的無人機基地台(Drone Base Stations),仍然僅限於定點區域的緊急救難通訊應用,並沒有以整體行動通訊網路之系統面之觀點。因此逢甲大學資訊工程學系助理教授賴傳淇、王蒞君等人,思考如何以AI技術將現行地面通訊系統結合多無人機基地台,提供更彈性、自動化與智慧化的B5G,甚至6G之行動通訊服務。

除通訊技術與系統設計外,台灣也沒有忘記高頻半導體元件、高電子遷移率電晶體(High electron mobility transistor;HEMT)未來在6G的龐大應用潛力

台大電機系教授、工業技術研究院副總暨資深技術專家吳志毅帶領團隊在科技部「A世代半導體計畫」的經費支持下已聚焦B5G / 6G 超高頻元件領域,開發從元件、IC設計、封裝、測試到系統應用的關鍵核心技術。將發展大尺寸晶圓超高頻元件製程,以提升三五族與矽半導體產業製程之研發。

根據吳志毅提出目標,工研院光電所未來將會研發超高電導率磊晶技術,完成符合半導體製程標準之高導電度、高均勻8吋矽基氮化鎵(GaN on Si)磊晶片,同時透過超高頻電晶體與模型技術研發320GHz超高頻元件及整合低熱阻PA封裝、天線陣列、低損耗與高效能EMI複合材料,發展超高頻模組材料與封裝散熱技術。

而對於花大錢競標執照、買昂貴核心網路設備的5G電信營運商而言,其共同的疑問是5G不夠好嗎?為什麼政府和學界要急於投入6G研發?

清華大學通訊工程研究所教授祁忠勇的研究發現,5G從基礎通訊理論到工程實施仍有許多技術挑戰,例如增強移動寬帶場景之服務性能像細胞容量、頻譜效率和涵蓋範圍等,都依賴於實際考量下的大規模MIMO基地台之實現成本、回傳鏈路容量限制、非完美通道信息。因此高計算複雜度將成為干擾和資源管理的瓶頸。

總之,人類對寬頻的需求永無止盡,無線通訊技術的演進將讓更多創新應用有機會誕生,創造更多的商業與工業應用的可能。台灣作為國際無線通訊零組件與開放平台設備供應鏈的一員,相信在產學研共同攜手下,有機會在6G時代扮演更重要的角色

2022年6月10日 星期五

CIS(CMOS Image Sensor, CMOS影像感測器)研究

[20240827] 采鈺吃蘋果,掌握Metalens關鍵技術

台積電將以3奈米操刀iPhone 16搭載的A18及A18 Pro系列處理器,目前也進入密集產出交貨階段。供應鏈透露,蘋果至少已下訂台積電單月逾5萬片3奈米產能。

台積電轉投資封測廠采鈺也搭上iPhone 16系列新機商機,拿下新機CMOS影像感測器(CIS)封裝大單[5]。3D影像市場將成為蘋果與非蘋陣營搶攻新焦點,其中,超穎透鏡(Metalens)是3D影像關鍵製程。3D影像規格升級關鍵,在於鏡頭規格從塑膠鏡頭升級到Metalens,代表屆時鏡頭硬體製造也將邁入全新製程[3.1]。

雖然iPhone 16前後鏡頭像素將維持與上一代規格相當,惟供應鏈指出,蘋果在新機後鏡頭塗層當中,將導入原子層沉積(ALD)技術,藉此大幅降低眩光的機會,為此亦變更CIS設計[5],如3D影像市場開始大幅擴增[3.1],采鈺將在相關CIS封裝扮演要角,產出量力拚年增20%,挹注下半年產能利用率衝上滿載[5]。

然而,其中Metalens的關鍵製程在於必須採用晶圓製造當中的深紫外光(DUV)微影、奈米等級的壓印微影等相關技術。

采鈺在光學特殊製程中早已是蘋果供應鏈一環,加上是台積電全力支援的子公司,具備半導體晶圓製造等級的微影、蝕刻等相關製程,並有8吋及12晶圓的光罩產線,可因應客戶在前段生產晶圓尺寸不同導入不同規格的生產流程,成為采鈺與蘋果在Metalens領域合作密切的關鍵[3.1]。

[20240802] 采鈺結合矽光子微結構製成,大幅提升手機、車用CIS等應用

台積電旗下子公司采鈺於2024年8月1日召開法說會,董事長關欣指出,采鈺不會缺席高成長的潛力市場,目前已著手開發應用於矽光子的微結構製程,如光耦合接收端與發射端的對準、光效能強化以及積體光路 (PIC) 晶片結構,都是公司長期布局方向。

事實上,采鈺專注在CMOS影像感測器及CIS微型光學元件二大產品,應用於手機、車用、安防,比重分別為78%、11%、9%,公司第一大客戶為豪威,佔營收比重約三成。

其CMOS影像感測器已成功量產至0.56µm像素尺寸、2億畫素規格,為目前全球最高畫素產品,未來手機邁向高畫素、輔助駕駛ADAS、自駕車Level 3以上的感測系統、AR/VR產品,都將帶動采鈺下一階段的營運成長。

針對新技術跟研發,關欣說,因應未來技術和市場的發展,采鈺聚焦四大重點,首先是持續投入發展 Meta lens 在 CIS 的應用,也就是奈米光柱製程 (Nano-light-pillar) 微結構,預期該技術是掌握次世代 CIS 技術發展的重要方向之一,藉由重新分配光擴大 RGB 收光範圍,提升感測效能,以因應 CIS 的畫素提升,增強進光量與影像品質。因此,采鈺推出 MetaLens 超透鏡技術取代傳統塑膠透鏡,應用於自駕車、AR/VR等。外傳,蘋果有意在2024年將超透鏡導入iPad,並在2025或2026年進一步導入iPhone,屆時采鈺將成為最大受惠者。

其中,采鈺最重要的利多,則是旗下龍潭廠meta lens業務後續將切入美系手機客戶,若以新機備貨量平均一年約8500萬支計算,大概會使用到九萬到十萬片的八吋產能,一年可以貢獻采鈺每股淨利至少2塊多。

再者,公司新型微結構也預計在2024年第四季進入量產,可替代前段結構,有效提升小像素尺寸 CIS 的光學效能;Meta Service 也持續進展,可提供市場薄型化、平面化的光學半導體製程優勢,目前 Meta Service 已應用於 3D 感測、飛時測距感測與影像感測器,終端應用為手機、車用與穿戴裝置。

另外,關欣看好,生成式 AI 風潮帶動資料中心高速運算和高速傳輸蓬勃發展,也帶動矽光子和光通訊需求,采鈺也不會缺席高潛力市場,將延伸既有的光學元件,如 Micro Lens、Meta Lens 等,開發應用於矽光子的微結構製程,包含光耦合接收端與發射端的對準、光效能的強化以及 PIC 晶片結構,都是公司長期布局方向。

最後,采鈺也布局次世代顯示技術,隨著 MicroOLED、MicroLED 微型應用進入半導體製程,公司也持續投入開發相應製程以及配色材料的解決方案,來增加進光量避免干擾,看好長期在 CIS 與 MOE 各種次世代技術的研發投入,將有助公司領先進入市場,開拓更多的應用和獲利來源,並與後進者拉開差距。

從整體手機 CIS 市況來看,關欣認為,手機 CIS 將往大尺寸高畫素升級。加上2023年下半年開始,陸續有不少新手機是5000萬畫素,5000萬畫素的新產品將自2024年起成為主流。主鏡頭 5000 萬畫素分布在各式各樣鏡頭,主鏡頭會往 1.6 um、比較大的 pixel size 來發展,可以有較大的進光量,也會因尺寸變大,公司晶圓需求增加。

變焦鏡頭來看,隨著變焦倍數一直增加,光學變焦大概僅能做到 3-5 倍,後續就需要仰賴數位變焦,透過更大像素的 CIS 滿足,因此未來在長焦鏡頭也將往 1 億畫素甚至是 2 億畫素發展,將是必然趨勢。

而這麼大的像素尺寸,就需要小尺寸的 Pixel,以免鏡頭太大顆,這部分也帶動 0.6um 或 0.7um 左右的 Pixel,剛好采鈺在這市場為獨佔,也樂觀看待相關發展。

競爭方面,關欣坦言,中國的確會自建相關產能,也了解客戶布局,但采鈺在產能規模、營運穩定與技術先進等領域,與新進對手有很大的距離。且隨著既有機台折舊隨時間演進,競爭優勢會更顯著,不怕競爭,儘管有些低階產品流失,但也會有成長部分,強調未來在 CIS 這塊競爭會更謹慎,也會持續投資,投資則會著重在「質」,如更先進技術。

而在車電方面,目前單一汽車內建影像感測器是三到四顆,但2025年會到六到七顆,若是LEVEL 3便是至少九顆起跳,畫素也將從800萬往1000萬提升,也因此,車電供應鏈恢復正常、需求也趨向穩定後,對采鈺更是有大大的加分效果 。外資與投信布局 短線漲幅近四成。


[20240521] Sony是蘋果主要CIS主要供應商,蘋果積極催促熊本廠提早量ISP

台積電熊本廠於2024年2月開幕,由台積電和日本大廠Sony、日本電裝(Denso合資,Sony是蘋果主要影像感測器(CIS)主要供應商。蘋果積極催促熊本廠提早量產數位影像處理器(ISP),熊本廠經過四個多月裝機,已大有進展,農曆春節前提早展開投片試產,以測試設備電性參數、改善產品缺點與密度、拉高生產良率等,現已展開投片試產,初期預計放量到3000片,年底前量產時程有望提早。

SONY於2024 Q1開始,針對3,200萬畫素以上的高階CIS產品進行調漲。三星將產能移往HBM、DDR5,排擠彩色濾光片(Color filter)供貨,且CIS大廠Sony最新季度財報顯示,由於影像感測器銷量增加,晶片部門的利潤成長18%,台廠感測器供應業者采鈺原相有望重回成長軌跡。此外,采鈺也將走出去年谷底,采鈺與Sony合作開發CIS的畫素層與邏輯層堆疊的彩色濾光膜製程,將有機會隨台積電與全球最大COMS感測廠SONY合資在日本熊本設立12吋晶圓廠動工後,雙方將有更深度合作,預計2024年第四季量產,年底月產能將達到5.5萬片SONY因後段產能不足,將釋大單給采鈺生產彩色濾光膜及微透鏡,亦有助於采鈺明年的營收動能。此外因采鈺擁有最先進的0.6微米畫素CIS製程技術,且與台積電的合作關係緊密,采鈺將是SONY委外釋單優選。

[20240314] SONY為三星手機改移CIS生產基地於南韓,采鈺利多受惠於CIS大廠豪威、格科微
Sony與三星系統LSI在CIS領域競爭越趨激烈,SONY正在推動將CIS後段製程轉移到南韓的方案,準備把日本製造的CIS用晶圓引進南韓,並於南韓當地製造成個別的CIS晶片。

SONY把日本CIS後段製程轉移到南韓,很可能是因為為滿足三星手機快速在地化支援,SONY為能積極配合客戶需求,打算在南韓進行後段製程。由於三星手機同時採用三星系統LSI事業部及SONY生產的CIS。這將加劇三星與SONY間的CIS競爭,雖然這將為三星系統LSI事業部帶來不小壓力,但鑑於SONY在CIS市場佔據約51.6%市佔率,若SONY開始於南韓進行CIS後段製程,亦有望為南韓當地業者帶來正面效果。

目前負責CIS事業的SONY子公司Sony Semiconductor Solutions,已與南韓半導體後段製程業者討論具體的合作方案,SONY向後段製程企業開出10級無塵室、晶圓重組服務等要求,而與SONY接洽的後段製程商包含LB Semicon、斗山Tesna、ALT、南韓日月光(ASE Korea)等。

此外,對台廠而言,AI智慧手機浪潮來襲,將搭載更高畫素規格,伴隨大陸強攻CIS國產化趨勢,在OPPO、vivo、小米等大陸非蘋品牌大廠助攻下,開始向供應鏈擴大拉貨。CIS大廠豪威格科微思特威開始大舉向台積電旗下光學封測廠采鈺下單,訂單能見度直達2024下半年2~3個季度,助攻采鈺擺脫去年營運低迷態勢。

采鈺在光學鍍膜影像感測器等領域專攻晶圓級微結構光學元件封裝代工,透過半導體製程技術讓CIS製程的晶圓微結構與微型光學元件整合,讓光學元件能更加薄型化,成為手機、AR裝置等終端客戶指定供應商。

采鈺2024年元月合併營收6.66億元,為同期新高,年增26.9%。采鈺本季合併營收有望優於去年2023年Q4。未來看好采鈺不論Meta或Google等大廠都可望朝AR領域前進,且蘋果也已經開始啟動新一代頭戴裝置研發。

[20231130] CIS掌聲再起,同欣電成為最大贏家,另外精材、京元電將受惠
全球CMOS影像感測器( CIS)二哥三星帶頭開出CIS漲價第一槍,漲價幅度高達25%至30%。台廠同欣電其CIS封測產能於IDM廠SONY三星之後,居全球第三大

同欣電勝麗分別是手機、車用CIS封測的龍頭廠商。2020年併購專攻車用市場的勝麗之後,掌握全球車用CIS客戶,包括安森美、SONY、豪威等,其中,安森美為特斯拉主要供應商,讓同欣電間接切入特斯拉供應鏈。

同欣電目前四大產品線當中,仍以CIS為重,比重超過五成,其他為混和積體電路22%、陶瓷基板16%及射頻模組5%,在這波CIS大漲價浪潮當中,同欣電將成為大贏家。

另外,台積電轉投資的精材,主要專注於8吋CIS CSP(晶圓級尺寸封裝),旗下CIS應用結構中,以車用占比最高、達六成。

三星的漲價使台灣最大、全球第三大CIS封測廠同欣電具備產能與母公司國巨集團奧援優勢,通吃手機與車用等領域大單成為贏家。

[20230626]CIS的異質整合設計之眼球設計
晶片中傳統的訊號以電子傳送,但是這只是內部的訊號傳遞形式,也可從外界汲取資訊,譬如以「光」再轉成「電」訊號,CIS 為最好例子,其後引領半導體製程創造性的變革。傳統CIS架構與CMOS的建構過程相彷,先做把接收到的光轉成電訊號的光二極體(photo diode),這算某種類型的CMOS。

但是光進來後先要穿越正面幾層滿布金屬線的縫隙,以及晶片的中層結構,才能抵達對光敏感的光二極體。光的吸收效率很差。從工程設計的角度來看,光經微鏡頭、濾光片後應該先抵達光二極體,直接讓它吸收,轉化成電訊號,然後經金屬連線把信號送出去,這才是合理的設計。之所以會變成如此彆扭的結構,乃因半導體CMOS製程在演化過程中,就是將CMOS先置於底部,再將線路逐漸長上去的。

無獨有偶,大部分的生物的眼睛也有如此因演化過程產生的工程謬誤。人類眼睛的盲點就是在光敏細胞的演化過程中,視神經先長到視網模前,這個演化的遺跡殘留到以後更複雜的眼球結構之中,視神經阻擋視網膜對光線的部分吸收,以致於接近視界的中心點兩側都有對影像無感的盲點。

CIS如此彆扭結構,其解決的方法為從晶片背面著手:光的進入孔道微鏡頭、濾光片從比較接近光二極體(視網膜)的方向進來,此為晶圓的背面,在光二極體處轉化成電信號後再由上層的金屬線路(視神經)送出去處理。這樣的結構不會讓光被金屬連線阻擋干擾,結構較合理。如此的CIS結構叫背面照明(BI;Back-side Illumination),而老一代的CIS則叫前面照明(FI:Front-side Illumination)。

光是一種訊號,比之於建築中的線路屬於弱電系統,現在晶片中的部分弱電線路也地下化,像是光纖或電纜。CIS的結構本來就由多種效能的晶片功能模組拼湊起來,至少包括像素陣列(pixel arrays)、類比線路(Analog to Digital Converters;ADC)、邏輯線路(Image Signal Processors;ISP)等組成,而這些模組在半導體製程看來就是異質(heterogeneous)。因此在異質整合(heterogeneous integration)的年代開始後,CIS的結構創新引領許多矽房地產變革的生發[4]。除此之外,CIS產業以SONY為業界主要領先者,觀察其以相機、音樂的背景實力發展,台灣目前沒有此種優勢。

[20230221]台灣CIS業者是否有產業規劃佈局
台灣國內是否有針對CIS做整體規劃呢?目前觀察國內最大的陶瓷基板供應商同欣電正逐步往CIS封裝發展前進,後續正看好車用市場對於CIS的大量需求[2]。因為現階段美國、歐盟、中國大陸等國家政策強力支持2035年之前禁售燃油車,因此,電動車技術與需求出現大躍進,加上各國交通安規的推動,ADAS被列為新款汽車標配,帶動車用CIS快速成長。

目前CIS晶片仍以SONY豪威(2019年被中資韋爾所併購)三星等晶片商為主,龍頭Sony以24.4億美元銷售額,市佔率高達51.6%。台灣若真正要發展CIS產業,不能只有在封裝上面布局,一定要在最前頭Design發展,這樣才有機會發展高利基的CIS產業。觀察目前所屬台廠的CIS IC Desgin公司為原相、晶相光等廠商。其中,晶相光為全球監控攝影機領域當中,CIS第三大供應商,市佔率高達16%,最大客戶就是全球安控龍頭海康威視,佔營收超過3成,合作關係相當緊密[3]。

[20220610]中國IC設計界韋爾半導體
除海思、紫光展銳外,中國IC設計界新星又出來一顆,是韋爾半導體,而且還一舉衝破世界排名,到達第九名!

整個中國IC界來看,晶圓代工領域已有中芯國際、華虹等躋身全球前十強,封測更有長電科技 、通富微電、天水華天等名列前十大。假以時日,肯定是越來越突出,台灣有幾十年的時間優勢,可是要小心這同文同種的吸睛效應,畢竟台灣多屬產業都已經日落化了!

另外值得一提聯發科,聯發科由第四名,被超微AMD併購賽靈思而被彎道超車,假使聯發科當初把慧榮買起來就不至於如此了,可惜了!


Key
  • CIS三大設計商:Sony、三星、豪威(2019年被中資韋爾所併購)
  • 台廠CIS封裝:同欣電、精材、京元電、采鈺
  • 同欣電CIS封測產能居IDM廠之後,居全球第三大
  • 全球前三大CIS封測廠:SONY、三星、同欣電(母公司國巨)
  • SONY正在推動將CIS後段製程轉移到南韓的方案,SONY接洽的後段製程商包含LB Semicon、斗山Tesna、ALT、南韓日月光(ASE Korea)
  • Sony市佔率高達51.6%(24.4億美元)
  • 台積電熊本廠於2024年2月開幕,由台積電和日本大廠Sony、DENSO合資,Sony是蘋果主要CIS主要供應商。蘋果積極催促熊本廠提早量產數位影像處理器(ISP),熊本廠經過四個多月裝機,農曆春節前提早展開投片試產,以測試設備電性參數、改善產品缺點與密度、拉高生產良率等,現已展開投片試產,初期預計放量到3000片,年底前量產時程有望提早
  • SONY於2024 Q1開始,針對3,200萬畫素以上的高階CIS產品進行調漲。CIS大廠Sony最新季度財報顯示,由於影像感測器銷量增加,晶片部門的利潤成長18%
  • 采鈺與Sony合作開發CIS的畫素層與邏輯層堆疊的彩色濾光膜製程,將有機會隨台積電熊本廠動工後,雙方將有更深度合作
  • 采鈺2024年5月合併營收達8.63億元,月成長23.5%,寫下近兩年來單月新高,較去年同期增加31.7%;前五月合併營收為36.7億元,年增27.2%,改寫歷史同期次高
  • 現階段美國、歐盟、中國大陸等國家政策強力支持2035年之前禁售燃油車

2022年6月8日 星期三

Apple蘋果研究

[20240509] 蘋果AI成果發聲,iPad Pro的發表會的M4晶片強調AI功能

iPad Pro的發表會上,M4晶片以iPad做為第一次推出的平台,M4在AI運算上將能繳出優異表現,僅需四分之一的功耗就能做到其他競品的同樣效能水準。蘋果的神經網路運算單元(NPU),在NPU技術已經累積多年的發展經驗,算力將遠勝那些近期才開始導入NPU的競爭對手。

M4晶片的推出,可說是蘋果在整個AI領域反擊的第一聲號角,之所以搶先在iPad Pro上推出,一方面是因為對iPad Pro的定位策略,就是要取代PC應用成為專業工作的另外一種選擇,但更重要的應該還是話語權的爭奪。

蘋果此次大張旗鼓以M4作為硬體端的開頭,緊接著6月WWDC主打AI相關的新應用,並在下半年的發表會上一口氣把所有重點的硬體裝置推出,用最短的時間重建自身在AI戰場的灘頭堡。

根據過去蘋果推出M系列晶片的節奏來說,原先大家普遍認為M4的推出時程應該會落在2025年,最快也是2024下半年才會跟著MacBook一起推出,這次絕對是提前釋出。

這證明蘋果現在已經沒有擠牙膏的餘裕,另一方面也證明,先前的M3晶片在產品的規格及表現上,很難在強敵環伺且AI成為主戰場的2024年,保持既有的競爭力。

從規格上來看,M4其實在CPU及NPU上會有比較顯著的架構升級,蘋果指出NPU的算力將達到38TOPS,這已經相當逼近Microsoft設定的AI PC硬體標準40TOPS,就硬體的戰力來看,蘋果應該準備就緒,剩下就是應用端和生態系,能不能加速跟上這波AI的浪潮了。

蘋果自然在產品設計上有其獨到之處,但如果蘋果的M4晶片可以達到這麼高的算力,那其他同樣採用3奈米製程的競爭對手,應該很快就會開發出算力相等,甚至進一步超車,滿足微軟AI PC的40TOPS標準,雙方推出產品的時間差大概就是半年上下。

英特爾和AMD等PC處理器傳統強權,或許在NPU技術的發展比較落後,但其原本就具備的龐大市佔率及生態系優勢仍然存在,而作為挑戰者的高通雖然沒有上述優勢,但對於NPU的理解可說和蘋果不相上下,未來的競爭還有非常多看頭。

此外,無論是發表會上的描述,還是實際的產品設計及使用者體驗,iPad Pro已經相當近似於提供額外觸控操作功能的MacBook,加上M4晶片的強大算力,未來iPad Pro可能會被當成是AI PC的一環來看待。

其實在微軟生態系中,一直都有在觀察蘋果的設計並視情況採納,如蘋果採用已久的指紋解鎖及開機按鍵,未來將成為許多Windows AI PC的標配。

此外,AI PC的設計重點,是放在人機介面互動的多元性上,其中語音控制和螢幕觸控是目前發展比較明確的技術,倘若未來AI PC都具備螢幕觸控,甚至附帶觸控筆的功能,那平板和PC就不會有差別了,iPad也自然會被視為是AI PC的一份子。

或許這就是蘋果並沒有將M4晶片的使用侷限在MacBook上的根本因素,因為iPad和MacBook的界線已經變得更加模糊,未來也勢必會有許多和人機互動介面有關的革命性AI應用產生。

這樣開放式的思維將成為蘋果在未來AI市場上的一個重點競爭利基,因為無論如何,蘋果在平板產品的技術及應用開發能力,是已經被市場證明遠超其他品牌競爭對手的,尤其是其他的PC競爭對手。

[20240507] 蘋果對於AI的戰略能否挽救蘋果iPhone大幅衰退?蘋果追加1100億美元的股票回購額度轉移焦點?

蘋果執行長庫克在2024年第2季財報電話會議上,未透露太多該公司的AI計劃,但卻證實蘋果正推進AI領域。庫克關於蘋果資本支出的言論,說明蘋果AI的混合戰略。

過去五年蘋果在研發上花費超過1000億美元,但蘋果並不打算建立太多新的數據中心來運行或訓練AI模型。相反,其將繼續追求「混合」方法,來達成這一目標。

有關生成式AI對蘋果來說,其追求一種混合模式,也就是蘋果自己進行一些投資,在其他情況下蘋果願意與其他公司(供應商和合作夥伴)分享投資。就如同,蘋果在數據中心方面做了類似的事情。其擁有自己的數據中心容量,然後蘋果也使用第三方的數據中心容量。這種混合模式,既能夠達成目標,也能夠節省成本。

換言之,蘋果不需要在資本支出上花費太多,因為蘋果不打算立即在自己的伺服器上建立和訓練大型語言模型(LLM)。這也是蘋果正在尋找第三方來為其AI服務提供支援的另一個訊號。就如同先前報導,蘋果一直在與ChatGPT製造商OpenAI和谷歌進行討論,以支援iOS 18更新中的AI聊天機器人。

其實,蘋果的AI的戰略仍是強調在隱私方面的良好記錄。蘋果通常更喜歡加密數據並在裝置上運行AI,而不是將任何內容發送到雲端,這有助於確保它不會被邪惡的第三方訪問。若此模式成功的話,蘋果將在更道德的AI方法上獲得消費者青睞,進而普及消費者使用AI的比例[2]。

此外,蘋果低迷的業績已被市場預測到,5月2日財報中的驚喜則是追加了1100億美元的股票回購額度。近年來,蘋果每年都會在這個時候增加900億美元的股票回購額度,但今年一下子增加了20%以上,達到歷史最大規模。季度分紅也增加4%,達到每股25美分。這是連續12年增加分紅。股市對優厚的股東報酬政策表示歡迎,股價得以上漲。蘋果成功地「一筆勾銷」了財報的停滯跡象。

在美國的科技巨頭中,蘋果一直率先採取回購股票和分紅等股東報酬政策。通過提高資本效率獲得了投資者們的支持,2023年6月成為在世界企業中總市值率先突破3萬億美元大關的原動力。

繼2月份Meta宣佈增加500億美元股票回購額度並實施首次分紅之後,4月份谷歌母公司Alphabet也宣佈增加700億美元的股票回購額度並實施首次分紅。此次蘋果似乎在規模上彰顯出與競爭對手的不同。

不過,這種支撐股價的方法也充滿了不確定性。在美國國內,有聲音要求美國科技企業將剩餘資金用於加薪和設備投資等,而不是股票回購。拜登政府在2022年通過的《通膨削減法案》(IRA)中,制定上市企業回購股票之際徵收回購金額1%的新稅制,但未能改變企業的行為模式,提高稅率的論調將愈演愈烈。

滿足包括投資者在內的利益相關方的根本性增長方案在於蘋果遠遠落後於競爭對手的生成式AI的走向[3]。蘋果利用股票回購來轉移基本面不好的問題,使蘋果股價大漲,或許這也是孫子兵法策略中兵不厭詐的展現?但是對於一家領先全球的科技公司而言,這種做法難免有欺世盗名之嫌。

[20240506] 蘋果營收究竟是好還是不好?蘋果財報驚喜 釋7大利多
全球消費性電子產業巨擘Apple 5/3公布財報,業績意外優於市場預期,展現蘋果中長線營運七大利多,包括「上季營收與獲利高於分析師看法」、「大中華區銷售未如預期中那樣低迷」、「硬體相關營收持平且下周有新動態」、「服務事業亮眼」、「本季營收恢復成長」、「推出更多AI」、還祭出「規模驚人的庫藏股」。

蘋果執行長Tim Cook對未來營運態度樂觀,指出區域布局上,對大陸市場前景抱持正面看法,技術上,蘋果正大幅投資生成式AI,相信公司擁有能夠區隔化的優勢,包括硬體整合、內部自研晶片、重視隱私,他說,「生成式AI和AI都是我們所有產品的重大機會」。

蘋果昨天公布2024第二季業績,為大型科技股財報季收尾:營收907.5億美元,優於預期的九百點一億美元;每股盈餘1.52美元,優於預估的1.5美元。

蘋果財務長梅斯特里表示,上季有超過十二個國家和地區營收創紀錄,包括加拿大、印度、印尼、西班牙、拉美、中東及土耳其,iPhone是美國、中國大陸都會區、澳洲、英國、法國、日本及德國最熱銷的手機。

被市場看衰的大中華區,上季營收僅年減8.1%,好於預期。庫克指出,「中國是舉世競爭最激烈的市場」,但上季大陸業績主要動力就是iPhone,因此他對大陸仍有信心。

整體而言,蘋果強調硬體銷售穩健:上季iPhone營收雖年減10%,但高於市場預期;Mac營收甚至意外成長4%,高於預期。

蘋果的最大營收來源仍是占比達約48%的iPhone,雖第二季銷售額下降近百分之十到459.6億美元,超過市場預期的458億美元,相較去年同期的513億美元大幅下滑,顯示新一代智慧手機需求疲軟。

但庫克說,如果去年銷量沒有增長,iPhone的營收將與去年持平,他強調蘋果計畫今年升級iPhone,配備更大尺寸的螢幕和AI晶片;Pro型號還將新增一個用於拍攝照片和影片的按鈕,但其他外觀將與當前版本相同。

此次財報最大亮點,則是蘋果上季服務事業營收年增14.2到239億美元,不只高於華爾街預期的233美元,更創歷來新高。

梅斯特里表示,消費者與蘋果生態系的互動增加,付費蘋果帳戶數量倍增,Apple Music、Apple TV+和iCloud訂閱等服務創造佳績。庫克預期,本季銷售能恢復正成長,且公司積極投資AI,未來幾個月會推出更多AI功能。


[20240322] 蘋果十大挑戰,蘋果需要借由AI重整能量
蘋果在產品和科技創新上似乎都遇上瓶頸,也和其他科技企業一樣,Bloomberg歸納2024年蘋果面臨的十大挑戰:
1. 歐盟監管壓力
2. 美國司法部調查
3. Apple Watch官司纏身
4. 追趕AI競爭
5. 中國市場成長趨緩
6. Project Titan終止
7. Vision Pro剛起步
8. iPad成長乏力
9. 人才流失
10. 預告2QFY24不樂觀

蘋果近期營收面臨下滑,其中又以中國市場表現最引發關注。華為Mate 60系列的推出,對蘋果在中國高階市場產生不少衝擊。Counterpoint Research指出,2024年首6週,iPhone在中國市場的銷量下滑24%,華為則持續成長。

除地區市場的表現之外,iPad、Mac近期也遇到成長瓶頸。蘋果在日前上架M3 MacBook Air系列。預期即將推出首款搭載OLED面板的iPad Pro,另有其他iPad新品。

對蘋果不利的外部因素還有各國政府的監管。歐盟數位市場法案(DMA)在3月7日正式上路,在歐洲市場,蘋果App Store必須更加開放,包括讓使用者側載(sideload)App,以及讓開發者經營另外的App商店。

為因應DMA的到來,蘋果已經修改歐盟地區App Store政策,但第三方開發者還是對蘋果調整不滿意;同時也有分析認為,歐盟服務的營收之於蘋果整體營收的佔比應不高。但蘋果仍舊要擔心其他市場會要求跟進。

在未來發展方面,蘋果已取消蘋果電動車計畫Project Titan,將主力轉向發展Vision Pro和生成式AI,與此同時,蘋果也正面臨高階主管離職或年屆退休。對蘋果來說,Vision Pro好不容易推出,但仍舊是在起步階段,且AR/VR頭戴式裝置的競爭者眾。執行長Tim Cook稍早在股東會議上表示,不久的將來將會有更多AI的相關消息,預告將全面進攻生成式AI。

[20240311] 蘋果在中國發展受阻,iPhone降價也難挽回中國市場
蘋果股價連跌,已失去全球最有價值公司的頭銜。蘋果股價已經連續6個交易日下跌,截至3月6日收盤價168.45美元。這六天的跌幅令蘋果公司蒸發逾2000多億美元的市值。2024年迄今,蘋果公司股價累計已跌超12%。蘋果市值今年已蒸發逾3000億美元。公司總價值不僅被微軟超過,而且距離越拉越大。

據市場調研機構Counterpoint Research顯示,2024年前六週,中國智能手機市場萎縮,整體銷量同比下滑7%。蘋果iPhone在中國的銷量排名從去年的第二降到第四,比去年同期下降24%,市占率15.7%,前三名是中國品牌(vivo、華為、Honor),或Apple 跟 Honor 則並列第三。反觀,華為銷量攀升64%,市占率由9.4%躍升至16.5%。iPhone在中國市場遭遇銷量下滑困境,進入2024年後舉步維艱。中國市場的問題將影響蘋果今年的整體出貨量。

其實另一方面,根據IDC出具最新手機季度追蹤報告,2023年中國智慧型手機市場出貨量約2.71億台,年減幅5%。觀察個別品牌表現,蘋果以17.3%市佔率,首度拿下龍頭寶座,其次是榮耀(Honor)的17.1%,之後依序是OPPO 16.7%、vivo 16.5%以及小米13.2%。華為睽違兩年多,終於重返中國前五大手機品牌(蘋果、榮耀、OPPO、vivo、華為),2023年第四季出貨量大幅成長36.2%,以13.9%的市佔表現,位居中國國內市場第四大品牌,小米則被擠出前五名。

中國經濟急劇衰退、失業率居高不下,造成了大範圍人群的消費降級。口袋裡錢少,錢不好賺,人就會去選擇價格較便宜的中國國產機,此也是蘋果銷量下降的一個原因。此外,iPhone在高端市場面臨著來自華為的激烈競爭,同時又被中國的國產品牌OPPO、vivo和小米等公司的激進定價擠在中間。儘管iPhone 15是一款很棒的設備,它與之前的版本相比沒有重大升級,因此消費者暫時保留老一代iPhone感覺很好。

然而,蘋果在中國的第三方零售商京東、天貓和拼多多都在爭奪客戶,為蘋果最新機型iPhone 15提供更多的大幅折扣,降幅可達逾千元;2024年1月,蘋果公司還在中國為iPhone 15提供罕見折扣,零售價降低高達500元人民幣(合70美元)。鑒於蘋果公司多年來一直沒有為最新款iPhone降價,這相當不同尋常。

中國政府的打壓和華為手機的競爭被視為是iPhone在中國觸礁的主要原因。2023年9月,中共將iPhone的使用禁令擴大到政府支持的機構和國有企業,一些中國機構已開始指示員工不要攜帶iPhone上班。2023年12月,包括至少八個省的眾多政府部門和中共國企指令員工開始使用國內品牌的手機。

蘋果在中國市場銷量大幅下跌,技術性能原因並非最關鍵因素,最深層原因在於,中國跟西方主動的選擇性脫鉤戰略。多年來,中國逐步用中國產的軟硬體取代美國產品,從微軟的軟體到戴爾電腦、英特爾芯片,現在是讓華為手機重挫蘋果。中國是舉國體制推高華為,這是一個能迅速擠垮外企的「訣竅」。如果華為沒有受到美國的技術制裁,那恐怕蘋果會受到更大殺傷。在中國當局政治加速左轉、繼續「脫鉤」的態勢下,蘋果在中國的困境恐將進一步加深。其實,蘋果本身作為也有問題,蘋果妨礙市場進行壟斷,被歐盟罰款616億新台幣(19.5 億美元)天價,這表示蘋果品行不佳,也讓全球喜愛蘋果品牌的使用者失望。

值得注意的是,為何蘋果會節節敗退於市場面呢?壟斷行為惡劣、AI手機與摺疊機錯失良機、中國政府刻意遏止、美中對抗受害者...等等原因,可能都是。但是最令人無法接受的是蘋果因為濫用其在音樂串流應用程式分發市場的主導地位。對應用程式開發者施加限制,阻止他們向 iOS 用戶告知應用程式之外提供的替代且更便宜的音樂訂閱服務。蘋果這種行為可謂卑劣,相當不可取。

[20231120] 蘋果自研手機MD晶片延後至2025年底~2026年
全球僅少數公司擁有生產通訊晶片的能力,包括高通、聯發科與三星在內。然而,Apple早從2018年開始,為相關計畫投入上千人力,設定目標是要讓自研MD比起現有技術,能以更快的速度下載資料。

蘋果2019年以10億美元收購英特爾智慧手機MD業務,連帶承接後者2,200名員工與一系列專利。英特爾開發5G數據機晶片時遭遇困難,每年虧損約10億美元。如今接收Intel可能為失敗的計畫。因為iPhone改用自主研發MD晶片的計畫時程,將會從2025年春季,延至2025年底甚至2026年初以後,因自研產品替換Qualcomm MD晶片的複雜程度,超出蘋果原先預期。
與處理器不同,一款完美的數據機,須能與全世界上百家行動網路業者連上線,在任何環境條件下都不會斷掉。雖然蘋果有能力在自家的測試中心,進行模擬連線測試。

高通曾預期到2026年,蘋果所使用的數據機晶片,仍有大約5分之1會由高通供應,因為高通與蘋果達成三年協議,將為蘋果2024年~2026年推出的智慧型手機供應5G通訊晶片。

過去的供應協議令高通賺得豐厚獲利,但對於蘋果而言卻是成本高昂。據瑞銀(UBS)上個月估計,高通2022年賣給蘋果的MD晶片銷售額達72.6億美元,約占該公司營收的16%。蘋果目前iPhone採用的5G數據機晶片都來自於高通。高通財務長帕基瓦拉(Akash Palkhiwala)2022年11月表示,蘋果2023年「大多數」手機將內含高通晶片。

基本而言,蘋果是有能力自研MD晶片,只是需要時間。然而,最快的方式就是將手機MD晶片聯發科併購,如此就不用費事再進行研發,但是這方式也是很困難,但並非不可能。

[20231002] 蘋果手機發熱,臺灣是否有第一時間因應方式
iPhone 15 Pro Max過熱導致機身發燙、錄影時畫面不流暢等狀況。蘋果證實旗艦款新機過熱,主因iOS 17作業系統漏洞及第三方應用程式導致,將透過更新iOS 17解決相關問題,而且不會降低效能。主要是因在設定或還原設備的前幾天,後台執行運作增加可能導致手機溫度升高,而最近部分第三方應用程式的一些更新導致系統負載過重,包括《狂野飆車 9:競速傳奇》(Asphalt 9)、Instagram和Uber,目前正和開發者合作修復問題,而Instagram已更新解決漏洞。

即便先前不少手機達人與供應鏈廠商認為新機過熱與軟體或散熱零件有關,但韓媒直指是台積電以3奈米生產的A17 Pro晶片,因沿用鰭式場效電晶體(FinFET)架構,電流控制挑戰升高,是新機發燙的主因,甚至可能引發蘋果轉單至三星。

上述爭議在於蘋果手機過熱疑是台積電代工造成,尤其韓媒刻意操弄,此案情並不簡單。韓媒刻意操弄小動作影響市場對於台積電觀感。不過這也使人連想到過去韓國人在籃球比賽的小動作爭議。然而,這些小動作若沒有第一時間回防可能會引發許多疑慮發生。

[20220608] 令人驚奇的蘋果霸業
事實上,蘋果不是第一次令人驚艷了!這改變基因種子應該是賈伯斯帶回來給蘋果最好的禮物,
自製技術,改革效能,決定是否能夠考量不同利潤!
ARM的行動與電腦改變力量正慢慢地進行,英特爾恐怕一代梟雄也不得不低頭!

Key:
  • 過去五年蘋果在研發上花費超過1000億美元,但蘋果並不打算建立太多新的數據中心來運行或訓練AI模型。相反,其將繼續追求「混合」方法,來達成這一目標
  • 業績
    • 蘋果低迷的業績已被市場預測到,5月2日財報則是追加了1100億美元的股票回購額度。
    • 蘋果每年都會在這個時候增加900億美元的股票回購額度,但今年一下子增加20%以上,達到歷史最大規模。季度分紅也增加4%,達到每股25美分。這是連續12年增加分紅。股市對優厚的股東報酬政策表示歡迎,股價得以上漲。蘋果成功地「一筆勾銷」了財報的停滯跡象。
    • 2024第二季業績,為大型科技股財報季收尾:營收907.5億美元,優於預期的九百點一億美元;每股盈餘1.52美元,優於預估的1.5美元。
    • Counterpoint Research的數據指出,2024年首6週,iPhone在中國市場的銷量下滑24%,華為則持續成長。
  • M4 AI
    • M4晶片以iPad做為第一次推出的平台,M4在AI運算上將能繳出優異表現,僅需四分之一的功耗就能做到其他競品的同樣效能水準
    • M4其實在CPU及NPU上會有比較顯著的架構升級,蘋果指出NPU的算力將達到38TOPS,這相當逼近Microsoft設定的AI PC硬體標準40TOPS,就硬體的戰力來看,蘋果應該準備就緒,剩下就是應用端和生態系,能不能加速跟上這波AI的浪潮。
    • 蘋果並沒有將M4晶片的使用侷限在MacBook上的根本因素,因為iPad和MacBook的界線已經變得更加模糊,未來也勢必會有許多和人機互動介面有關的革命性AI應用產生
    • 蘋果在平板產品的技術及應用開發能力,是已經被市場證明遠超其他品牌競爭對手
    • 上季iPhone營收雖年減10%,但高於市場預期;Mac營收意外成長4%,高於預期
    • 蘋果的最大營收來源仍是占比達約48%的iPhone,雖第二季銷售額下降近10%到459.6億美元,超過市場預期的458億美元,相較去年同期的513億美元大幅下滑,顯示新一代智慧手機需求疲軟。
  • 美中
    • 爭奪高科技領域主導權的中美對立給蘋果的在華業務投下陰影。媒體2023年9月報道,中國的政府機關和國有企業擴大對iPhone的使用限制,敦促員工使用華為等中國公司産品。
  • 壟斷
    • 在過去的15年間,每當蘋果用戶透過App Store下載應用,或者在應用內購買、訂閱服務等,都只能通過蘋果指定的支付系統,留下30%的「蘋果稅」之後,再將剩餘費用歸入應用開發者帳戶。估計2023年全球「蘋果稅」收入大約數百億美元
  • 市場
    • IDC 2023年中國智慧型手機市場出貨量約2.71億台,年減幅5%。蘋果以17.3%市佔率,首度拿下龍頭寶座,其次是榮耀(Honor)的17.1%,之後依序是OPPO 16.7%、vivo 16.5%以及小米13.2%。華為睽違兩年多,終於重返中國前五大手機品牌(蘋果、榮耀、OPPO、vivo、華為),2023年第四季出貨量大幅成長36.2%,以13.9%的市佔表現,位居中國國內市場第四大品牌,小米則被擠出前五名。

2022年6月7日 星期二

低軌衛星研究

台灣缺乏三大技術,這都是核心技術,台灣的太空產業美夢是否遙不可及?
台灣廠商在傳統衛星天線、上游元件、電源供應、路由器等已具備能量,但通訊基頻模組、大型相位陣列天線、射頻晶片等3項技術仍仰賴國外進口。因此,經濟部技術處已委託法人機構發展通訊基頻模組,包含地面基頻收發技術、地面通訊協定技術等[13]。台灣的優勢究竟是什麼?台灣的衛星產業真的會有產值嗎?針對技術處所盤點的三大技術缺口,法人真的能開發出來嗎?說實在話,這些都很令人質疑,回到台灣的優勢,低軌衛星台灣真的適合嗎?雖然台灣政府積極推廣低軌道衛星,但是大膽預測這些都是假議題。台灣有太空美夢,但是不適合做太空計畫的發展,進而當做一個產業。不過,這波推動可能造就台灣太空技術提升,這一點是肯定無疑的。


台灣接下來一連串的太空衛星發射計畫,人才的持續投入強化太空產業
台灣前面衛星走的並不順遂,如2017年「福衛五號」回傳影像模糊、2021年「玉山」與「飛鼠」立方衛星發射後因異常而提前退役,而緊接下來2023年的「獵風者」、「福衛八號」、「SAR衛星」星系,以及「Beyond 5G 低軌衛星」等[12],都將會是我國太空衛星產業的一大挑戰。或許,台灣應該給這個產業更多的鼓勵,而人才的持續投入也是非常重要的。回顧台灣的考試制度,因選填志願的關係,往往台大醫科、台大電機都是非常熱門的選擇。若是能夠適當宣傳的話,台灣的太空科系能夠變成年輕人的前段志願,如此才可以說我們的太空產業可以永續發展。[20221128]

台灣太空產業欣欣向榮,台灣科技之島的下一步是太空!
台灣慢慢從早期傳統加工業到紡織業、石化產業、電腦產業、半導體產業,如今台灣有能力培養自己的太空生態鏈,這將會慢慢帶動起台灣太空產業的發展[10][11]。確實人們未來的發展,從2D平面改由3D立體發展,如今又更跨出熟習的地球外發展,這一路走來可說是歷史的必然。

很多人說太空產業是大國玩的東西,台灣這個小國家玩得起嗎?其實台灣是可以的,台灣累積二、三十年來的ICT產業確實需要一個出口,台灣可以慢慢朝向這目標前進。此外,科技之島怎可無雄心萬丈呢? 台灣須具備有開放、分享、創新等種種的新思維,必須要勇敢向前邁進。

這並非空口說白話,就歷史角度來看,所有科技發展都是的起源自軍事、戰爭、太空等目標所帶動下。因此,台灣政府有此戰略考量,全國人民應樂觀祝福、積極投入,台灣雖小但是再全球的科技地位上卻是舉足輕重阿!  [20221110]

睽違已久的台灣自製火箭終於飛上空!
台灣自製火箭終於飛上去了[5],真的是不容易,雖然這只是台灣的一小步,但是這是未來整個台灣火箭、低軌衛星、太空航站的一大步。雖然要花很多錢(如:南韓花了450億),但是太空產業所能帶來的相關技術及通訊人才培養,都是長遠發展! 

回想過去經國先生在台灣發展十大建設,也被人抗議說: 太花錢了,台灣有效應嗎? 其實會有這些聲音是正常的,不過做為台灣的政府眼光必須放遠,要帶領民眾,而不是被民眾帶領! 這一步,台灣蔡英文政府做得不錯! [20220715]

低軌衛星對於對於台灣的需要及自駕車的省思
低軌衛星應是目前最熱的議題,政府鼓勵底軌前兩年2023/2024打一折[4],但是台灣會需要嗎?電信業者中華電信等,已有所動作:中華電信透露已與三家國際低軌道衛星業者簽訂NDA保密協定,將盡快將服務引入台灣[2]。

如今有業界有鴻海、中華電信、群創[3]投入低軌,加油,台灣真的離6G不遠了! [20220623]

此外,低軌衛星對自駕車系統,真的會有所幫助嗎? 炒氣份的時間多吧! 因為最需要自駕車的時間在於市區、多人、密集,這些也最需要地方的幫忙! 這些地方,根本用不到低軌衛星!至於荒郊野外,你開車去那邊幹嘛?露營? 這些地方才可能用得上低軌衛星! [20220607]

Key:

  • OneWeb 於2020年3月時出現資金周轉問題,因而申請破產保護,最後由英國聯手擁有全球第三大電信的印度財團巴帝全球(Bharti Global),於2020年7月成功標下OneWeb。
    • 歐盟在2022年2月時宣布,將投入60億歐元打造安全通訊的低軌衛星系統
    • OneWeb是全球第二大低軌衛星廠商,規模僅次於SpaceX,再加上獲得英國政府及印度、法國、日本企業的資金支持,有望成為未來歐盟重要的低軌衛星夥伴,而台廠已經切入其供應鏈,預期未來商機可期。
  • 低軌衛星需要大型天線Wi-Fi路由器電源供應器的協助才有機會做通訊
    • 光靠手機不行
  • 台灣廠商在傳統衛星天線、上游元件、電源供應、路由器等已具備能量,但通訊基頻模組、大型相位陣列天線、射頻晶片等3項技術仍仰賴國外進口。因此,經濟部技術處已委託法人機構發展通訊基頻模組。包含地面基頻收發技術、地面通訊協定技術等。已技轉 6件給廠商。另外在大型相位陣列天線方面,也有4件技轉給廠商。
  • 經濟部在2026年之前與低軌衛星相關計畫共計10項,其中工業局執行4項計畫、中小企業處執行2項計畫、技術處執行4項計畫。整體經費約新台幣31億元。
  • 太空產業台灣六大核心戰略產業」之一
    • 2017年8月台灣「福衛五號」進入太空軌道後,因傳回影像嚴重模糊引發各界譁然。
    • 2021年1月台灣的「玉山」及「飛鼠」立方衛星發射後不久即提前退役。
    • 2023年「獵風者」衛星即將發射,後續尚有「福衛八號」、「合成孔徑雷達(SAR)衛星」星系、「Beyond 5G低軌衛星」
    • 2021年時通過「太空發展法」
      • 預計至2028年將投入251億元
  • 南韓自主研發運載火箭「世界號2022年6月人造衛星送入離地面700公里的軌道
    • 成為全球第七個具有自主火箭將重1公噸以上的衛星送進太空的國家
    • 時間長達12年,耗資約新台幣450億元
  • 台灣電信三雄
    • 1. 中華電信:已與三家國際低軌道衛星業者簽訂保密協定
    • 2. 台灣大:可能包括SpaceX、Telesat、OneWeb以及衛星市場的新進業者
    • 3. 遠傳電信:將28GHz頻段的800MHz頻寬,除部份提供5G企業專網專頻使用之外,亦開放與低軌道衛星合作。

電子與通訊

這裡就是我的新的Blog 將以電子與通訊 做為本人研究探討之地!!
希望能夠更加了解神奇的宇宙 歡迎各位光臨 ^^"