臺灣化合物半導體產業開路先鋒:新創公司實踐學研成果商業化
作者
王毓駒簡介
前交大電子系副教授、創未來科技股份有限公司董事長兼執行長王毓駒(以下簡稱創未來科技),於2018年成立未來科技,致力於經營自有品牌,三年內憑藉「超薄型陣列雷達」與「衛星通訊系統」兩大主要產品於航太及軍事領域嶄露頭角。
單位
創未來科技股份有限公司-
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2021年是臺灣的太空產業元年,下一個十年太空產業將是全球下一代無線通信技術發展(B5G/6G NTN非陸地網路系統)的重要戰場,十年後於低軌道上將有超過6萬顆以每秒七公里的速度高速飛行的衛星,在軌道上提供全球的無線通信服務。
傳統的「行動」通信,手機距離基地台的距離也較短(平均數百米至數公里),且基地台基本上是固定安裝於特定位置。但是對於衛星行動通信來說,衛星距離使用者非常遠(600-1500公里),相對於使用者的位置隨時隨刻都在變化。因此建立此衛星無線通信網路需要立即解決的主要兩個問題,包含如何讓無線電波的能量從全向聚焦至特定方向,因此通信距離可以從數公里提升至1000公里? 如何快速改變通信信號,可以隨著衛星位置的改變聚焦的方向? 而“主動電子掃描陣列(Active electronically scanned array,簡稱AESA)關鍵技術可以全方位解決上列問題。
AESA 主要是使用電子晶片去控制一個陣列天線之中每一個小天線的電波振幅與相位,使用惠更斯-菲涅耳原理(Huygens–Fresnel principle),讓整個天線發出的電磁波得以朝向想要通信的方向傳送或接收信號。而透過電子控制方式,快速調整每個電子晶片信號的振幅與相位,即可快速改變通信方向的功能。雖然AESA的基本運作原理很簡單,實際上開發難度卻是非常的高,最主要的關鍵原因在於電磁波信號頻率很高(衛星通信使用20GHz/30GHz頻段),每個天線之間的時間控制誤差只能容許約1皮秒(pSec)。倘若系統中的任何雜訊干擾製程溫度變異沒處理好,就會讓整個AESA運作失效。
2003年至今年2021年已經近18年,現在的AESA與當年首次學術發表到底有什麼主要進步? 一個完整的AESA系統產品並不只有單一個射頻的核心晶片,而是包括完整的先進封裝、天線、陣列控制機制、晶片與高頻基板製程、基頻晶片、高度可靠度技術等,更重要的是市場需求必要性的出現。而低軌衛星通信網路的高速需求就與AESA技術一拍即合。而創未來科技的創業團隊過去十年則使用臺灣的供應鏈,逐一克服克服上述眾多商品化的問題(圖一)。且在同樣的效能底下,達到全球最小的重量與尺寸,同時也把量產品質提升、量產成本降得更低,對於衛星通信以及雷達的商業市場擴展非常的重要(圖二)。而創未來科技也把屬於臺灣產業鏈的AESA技術帶進了國家第三期太空計畫中,衛星發射器與衛星合成孔徑雷達酬載之中。(圖三)
創未來科技做為全球AESA技術的領頭羊之一,將持續擴張研發團隊與深化研發成果,以期在B5G/6G NTN非陸地網路系統能夠替臺灣取得一個重要的角色。
圖一:創未來團隊AESA核心技術演進史
圖二:國家太空中心與創未來科技共同研發之衛星合成孔徑雷達示意圖,實體尺寸1mx5mx0.1m
圖三:國家太空中心與創未來科技共同研發之高速衛星通信酬載,實體尺寸30cmx35cmx10cm
延伸閱讀-科技部(科技大觀園)
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