美國智庫戰略暨國際研究中心(CSIS)副總裁、資深網路安全研究員路易斯(James Lewis)撰寫的報告指,各國對華為、中興的5G開發保持警惕,並非害怕競爭、被中國超越,而是因為中共對內監控民眾的事實,讓各國無法緩解中國電信企業帶來的真實間諜風險。
路易斯曾任美國國務院和商務部外交事務官員以及資深行政人員,也曾多次以網路安全專家的身分獲邀出席國會聽證。
他的最新研究報告〈5G將如何塑造創新和安全〉(How 5G Will Shape Innovation and Security)詳細介紹了5G重要技術背後的企業排名、技術之間的複雜關係以及中共發展5G所遭遇的瓶頸。
5G行動通信技術對民用以及軍用都至關重要,未來的競爭焦點將集中在5G的智慧財產權、標準以及專利上。整體來說,中國企業目前仍依賴西方企業提供的先進5G零件技術,西方企業在5G上的競爭優勢明顯,主要原因是西方公司在5G研發方面的投入遠遠超過中國競爭對手,他們擁有的5G專利數量是中國公司的10倍。
5G網路的外緣始於各類用戶設備,如手機、電腦、物聯網設備、自動駕駛汽車等,這些設備透過連接到5G網路來進行數據收發,而製造商們則負責製造各種用於5G的相關技術設備。
5G涉及的設備廣泛,核心零件大致包括8個。在這些核心零件中,歐美企業,尤其是美國大科技公司是5G技術發展和部署上最有力的參與者;同時,在天線陣列、數據轉換器和「現場可程式化邏輯閘陣列」等核心技術方面,更可能掐住華為和中興的脖子。以下按照5G技術的原理說明各核心零件的構成。
無線電接入網(RAN)
5G使用頻率更高、有效距離更短的無線電波,為用戶設備提供網路覆蓋的無線電接入網(Radio Access Network)由若干基地台組成,這是大多數試圖連接電信網路的5G設備的第一個連接。
行動網路都需要天線單元捕捉來自用戶設備的信號,也需要大量電子處理零件來清潔、放大、調製和路由傳入和傳出的無線電頻率信號。
5G的不同之處在於,4G網路的接入過程是由基地台所在的「基帶處理單元」(BBUs)完成,而5G的網路處理活動從基地台點轉移到了集中的、基於雲端的BBUs。
天線陣列和數據轉換器晶片
目前,天線陣列技術是歐盟的Alpha Wireless與愛立信(Ericsson)最領先,隨後是美國的Galtronics。數據轉換器晶片(將類比無線電信號轉換為數位信號的半導體)就只有兩家美國公司獨占鰲頭,分別是德州儀器(Texas Instruments)以及Analog Devices。
路易斯的報告尤其指出,中共曾試圖建立自己的數據轉換器,但沒有成功,這可能是阻礙中共的技術之一。
低噪音功率電晶體和功率放大器
低噪音功率電晶體和功率放大器是另一個關鍵零件,可用於放大小型天線接收到的信號。這一領域也幾乎被4家美國公司以及1家歐盟公司壟斷。
在5G的具體應用上,小型天線還需要「現場可程式化邏輯閘陣列」(FPGA)來連接基帶單元和傳輸網路,而FPGA的兩家主要供應商都來自美國,分別是英特爾(Intel)以及賽林恩(Xilinx)。
小型晶片組
從小型晶片組的製造商來看,雖然有一家中國企業係華為所有,但其餘都是美國的高通(Qualcomm)、英特爾和Cavium,以及歐盟的恩智浦(NXP)和愛立信。華為並不占據這一市場的主要地位,同時,美國、歐洲和日本公司在這些晶片組的零件供應方面都已經占據主導地位。
「在5G關係網中的大部分區塊裡,美國和歐盟仍占據主要分額。」路易斯的報告總結說。但不容忽視的是,美國和歐盟也必須在某些方面面對中國公司的挑戰。
美國晶片製造商博通(Broadcom)對華為的5G目標尤其重要,它提供支持電信網路的網路處理器。華為的5G基地台是連接行動網路的信號處理中心,採用FPGA。
路由器和交換機
中共舉國打造的國家冠軍模式已讓華為進入5G領域,使其在核心電信網路設備製造上獲得發展,華為的競爭對手是愛立信、諾基亞(Nokia)。
路由器和交換機市場,則由思科(Cisco)、華為、諾基亞和瞻博(Juniper)主導,這些公司占據了90%的市場分額。
不過,5G的路由器和交換機技術仍依賴於網路處理器,美國企業仍然在網路處理器市場領先。2016年,美國的英特爾和博通引領網路矽市場,其他參與者包括HiSilicon(華為所有)、美國的高通以及TI等,但這些網路矽的生產製造主要分布在台灣(49%)和中國大陸(17%)。
路易斯表示,5G供應鏈具有複雜的內部關聯性,目前的情況就是,沒有關鍵的美國零件,中國的5G生產就無法運作,但美國的關鍵零件又是在使用中國產的零件。◇
5G網路硬體與市占率
用戶裝置 | 無線電接入網(RAN) | 核心網路基礎設施 | ||
工業物聯網硬體 | 智慧型手機 | RAN設備 | 長期演進技術(LTE) | 路由器和交換機 |
1.美國思科 2.中國華為 3.歐盟愛立信 4.歐盟TE Connectivity 5.美國高通 | 1.韓國三星(21%) 2.中國華為(16%) 3.美國蘋果(12%) 4.中國小米(10%) 5.中國OPPO(9%) | 1.中國華為 (31%) 2.歐盟愛立信(29%) 3.歐盟諾基亞(23%) 4.中國中興(9%) 5.韓國三星(4%) | 1.歐盟愛立信 2.中國華為 3.歐盟諾基亞 4.美國思科 5.中國中興 (前兩名市占率 逾60%) | 1.美國思科 2.中國華為 3.歐盟諾基亞 4.美國瞻博 (以上4家市占率逾90%) |
行動網路設備領導廠商
小型天線陣列 | 數據轉換器晶片 | FPGA | 乙太網路切換器 |
歐盟 Alpha Wireless 歐盟 Ericsson 美國 Galtronics | 美國 Texas Instruments 美國 Analog Devices | 美國 Intel 美國 Xilinx | 美國 Broadcomm (94.5%) |
小型功率放大器 | 網路處理器 | 小型晶片組 | 伺服器 |
美國 Texas Instruments 歐盟 NXP Semiconductor 美國 Qorvo 美國 Broadcom 美國 Anadigics | 美國 Intel 美國 Broadcom 中國 HiSilicon 美國 Qualcomm 美國 Texas Instruments | 美國 Qualcomm 美國 Intel 中國 HiSilicon 歐盟 NXP Semiconductor 歐盟 Ericsson 美國 Cavium | 美國 Dell (28.8%) 美國 HPE 美國 IBM (7.3%) 中國 Lenovo (6.9%) 中國 Inspur (4.8%) |
*括號內為市占率。資料來源:CSIS 記者林燕/製表