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從5G零組件 看華為、中興發展瓶頸(上)

專家分析,華為、中興等中國公司沒有美國技術,將很難生產5G產品。圖為示意圖。(STR/Getty Images)
專家分析,華為、中興等中國公司沒有美國技術,將很難生產5G產品。圖為示意圖。(STR/Getty Images)

文/記者林燕
美國網路安全專家表示,在沒有華為或中興等中國公司參與的情況下,各國仍可推出5G;但反過來,華為、中興等中國公司若沒有美國技術,將很難生產5G產品。

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