在全球新冠肺炎（COVID-19）疫情升溫之際，歐美多數國家皆採取了封城與出入管制的措施，許多的工廠與經濟活動直接停擺，也造成百業幾近蕭條的局面。但在此之際，5G建設卻逆勢成長，成為疫情之下最受注目的發展。

此次的新冠病毒可說徹底的改變了人與人互動的行為，各種商業與製造生產的活動，都被迫以新的形態進行，而首當其衝的，就是人們每日上班上課的需要。也因此，遠距離的作業模式變成了產業界的新標準，而其背後所需的，就是更大的頻寬與更加靈活的網路技術服務，5G就是這些需求的解答。

也因此，即使在疫情緊張的情況下，全球各地的5G建設仍持續地進行，甚至還加速了進度，中國是其中最大的發動者。目前中國政府已啟動了5G二期標案測試採購，甚至下達了「推動5G加快發展的通知」，全力加速5G基礎建設的腳步。包含中國移動與中國聯通，相繼宣布將在今年各自布建20萬個5G基地台。

圖一 : 新冠病毒疫情大幅加速了5G發展的進度，先前所預測的發展進程，都將因此而縮短數月有餘。（source：3GPP）

而受到5G基礎建設的拉抬與終端消費者市場的推動，全球高速網路相關的元件、設備與數位內容市場都將會呈現大量的成長。國際光學元件市場研究機構LightCounting就指出，2020～2021年的新冠肺炎大流行，將導致「數位經濟」趨勢的加速發展。

採Massive MIMO技術 基地台RF元件改朝換代

5G要實際運轉的第一步，當然是5G基地台的布建。然而，5G網路的技術架構與4G並不相同，因此其核心網路與基地台的系統也不盡相同。就技術應用來看，5G為了實現高頻寬、低延遲與大連結的目標，其天線模組採用了全新的設計。

首先，由於上述的需求，5G基地台將導入Massive MIMO的技術，而其天線的陣列數將大幅增加，通道數也會大幅提高（較4G增加8倍），也因此會把處理射頻的遠端射頻模組RRU（Remote Radio Unit），以及相關的連接線路整合成一個天線模組，稱為AAU（Active Antenna Unit）的主動天線模組。

而由於天線與陣列性能的提升，其模組內的電子元件的架構與設計也會隨之不同，不僅規格需要提升，搭載的數量也會大幅增加，包括功率放大器（PA）、低雜訊放大器（LNA）、濾波器（Filter）等通訊應用元件將會有龐大的需求。而依據資料顯示，以天線陣列模組為例，5G基地台所使用的RF元件數量，將會是過去的數倍之多。

此外，雖然各項元件的應用數量增加，但這並不意味著體積也可以同時放大，相對的，反而是要在有限的體積內進行設計，也因此更先進的元件微型化與整合式設計，就成了5G晶片供應商的必備條件，其不僅要具備高質量，同時晶片的體積也要小。

高頻高速 邏輯運算系統也需大升級

5G本質上是高速傳輸的應用，這意味著龐大的數據和資料需要被運算與傳遞，而對基地台來說，更高階的邏輯與儲存元件也是必備的要求。

在處理器方面，針對5G基地台應用特性來開發專用的產品已成顯學，例如中國的海思半導體，就推出了一款專用的「天罡」晶片，提供給華為用於5G基地台的開發。處理器大廠英特爾，也在日前發表了5G基地台專用的「Atom P5900」單晶片，用以因應5G高頻寬低延遲的需求。而這些晶片都是採用最高等級的製程生產，足見5G的商用潛力龐大。

圖二 : 由於使用了Massive MIMO的技術，5G基地台就要把RRU和天線模組整成主動式天線模組AAU（Active Antenna Unit）的形式。

在記憶體方面，同樣在高頻寬低延遲的場景下，5G基地台應用的記憶體在讀取的速度與穩定度方面也無法妥協，也因此具備較佳讀取速度的NOR Flash記憶體，就成為5G基地台的首選。然而5G基地台的頻寬大，數據傳輸量也大，所以需要的記憶體容量和密度也要大，一般而言，至少是從1GB起跳。而目前市場上能夠供應如此大容量的NOR Flash的業者並不多，引此呈現供不應求的局面，近期台灣的旺宏的產能全滿就是最好的例子。

電源元件與散熱系統是運行穩定性的關鍵

高速高頻（RF訊號頻寬須達1GHz），往往也代表著高功耗，而5G基地台就是這麼一回事。以目前的設計來看，一個5G基地台的電耗較4G高上約3倍，需要的基本功率從數十增加到數百瓦特，因此其電源元件的性能與數量要求也較4G為嚴峻，各種電源控制器、升壓轉換器、功率控制器等，都將是5G基地台的關鍵零組件。此外，由於高壓高頻的應用特性，非常考驗元件的穩度定與耐用度，於是使用氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）材料的功率元件，則成為5G設備採用的首選。

另一方面，高功率通常也會伴隨著高運行溫度，也因此散熱元件的使用與設計，在5G基地台也扮演著重要的角色。尤其是5G基地台的電路設計更加緊湊，散熱系統的設計難度也將更高，如何在有限的空間內，建置高效能的散熱系統，以排出更多的熱能，直接影響了5G基地台的運行穩定度。

5G基地台雖然有高頻寬與低延遲的優勢，但因所使用的無線技術特性，因此傳送的距離較短，覆蓋的距離也較小，而為了彌補這個弱項，5G就必須要建置更多的基地台。再者，5G的系統容量高，較4G有1000倍之多，也因此提高網路密度，也是基礎建設部署的方向。

在這兩個前提之下，5G基地台的數量就會比4G多上許多，不僅是傳統的大型基地台的形式，在城市中也會有更多的公共設施整合5G基地台的功能，例如紅綠燈和路燈等。再者，為了增加系統容量，5G小型基地台（Small Cell）的使用也會大幅的增加，預料再接下來的3~5年內，這種小型5G基地台的數量將為成長數倍。

而一個完整的網路構成，當然不只會有天空的無線部分，地下光纖網路的部分，更是要率先完成，才能夠把錯落在各個區域間的站點完美串接。尤其5G世代的傳輸速度高達1Gbps，超高速的光纖骨幹就得要先行佈建，因此相關的光通訊設備有將會有大幅的需求，包含GPON和EPON等光通訊設備、光收發模組、電纜線等，也會有龐大的需求。

結語

此番新冠病毒疫情，已大幅加速了5G發展的進度，先前所預測的發展進程，都將因此而縮短數月有餘，尤其是今年下半年之後，加速的力道將會更加明顯，並一路持續到2021年。

在此期間，5G基地台將會是最主要的推進項目。由於5G使用新的無線技術，5G基地台的RF元件的數量與性能，也需要大幅提升，而高頻寬與高功率的特性，也需要使用更高效能的運算和電源管理系統。在全方位的功能提升的前提之下，將大幅帶動相關電子元件的市場。

而在5G 基礎建設的提前佈建完之後，更龐大的5G終端市場也將隨之而來，電子元件廠又可望迎來新的一波成長契機。