無線通訊技術在所謂“數位家庭”的願景中扮演了一個重要角色;如何讓各種數位設備擺脫電線的糾纏、讓使用者能更無居無束享受影音娛樂,成為當前無線通訊科技發展的一大重點。目前市場上五花八門的無線通訊技術,幾乎都是國外大廠的天下,台灣業者除了跟隨,幾乎是難以置喙;但技術論文甫獲得國際電機電子工程師協會(IEEE)旗下固態電路學會(SSCS)主辦的國際固態電路會議(IEEE International Solid-State Circuits Conference;ISSCC)錄取的台灣大學電機系及電信工程研究所團隊,卻以領先國際的毫米波(Millimeter-wave)前端IC設計技術,為台灣無線通訊產業的未來發展創造了無限想像空間。
指導毫米波研究計畫的台大電機系及電信工程研究所教授王暉表示,毫米波是使用30~300GHz的高頻帶通訊技術,相較於傳統的微波頻段(0.3~30GHz)具備天線增益較高、頻寬較大、電路尺寸較小的優點,與可見光的紅外線相較,又有穿透力較強、在惡劣天候衰減較小的特性。而由於技術門檻與成本較高,毫米波通常以軍事國防與天文學術研究的應用領域為主,在一般日常生活中較不常見,民生用途僅曾有專為汽車所設計的路況偵測系統問世,但因為價格昂貴,普及率也不高。
曾經在美國的科技產業界擔任工程師從事毫米波研究的王暉指出,毫米波其實並不是一個新名詞,相關技術的研發已經有30年以上的歷史。過去毫米波元件的研發是由歐、美等地的大廠主導,因其高頻特性,毫米波元件的製造多以所謂的“III-Ⅴ族半導體”材料如磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)製程,成本不易降低,而台灣大學研究團隊的最大成就,即是成功以矽基CMOS製程產出毫米波晶片。王暉進一步表示,CMOS製程不但技術成熟、成本較低,也較能與其他數位電路進行整合;該團隊與台積電合作以標準CMOS製程設計出的毫米波前端整合單晶接收晶片(Monolithic Microwave IC;MMIC)與震盪器(VCO),皆已達到60GHz的世界最高頻,在下一代寬頻無線通訊WLAN、藍芽等領域的應用極具優勢。
台灣過去基於國防安全考量,開放民間投入無線通訊技術研發的起步較晚,相關人才與國外相較也稍嫌缺乏,因此台灣大學的毫米波元件研發成就除了值得喝采鼓勵,也令人關心該技術未來邁向產業化的可能性;但王暉表示,目前該團所研發之毫米波元件的實際應用,只有與台灣大學物理系及中研院天文所合作的電波天文望遠鏡陣列(Array of Microwave Background Anisotropy;AMiBA),至於在一般消費性市場,由於搭配毫米波元件的其他技術門檻也很高,系統與應用的開發並不容易,恐怕不是能在短時間內看到的。無線寬頻連接的數位家庭大未來,消費者還得耐心等待。