一、前言

4G至5G通訊的演變過程，連接密度(Connection Density)由每平方公里最多可連接10萬台設備增加為100萬台設備、最低延遲時間由10 ms降低為1 ms、峰值傳輸速率(Peak Data Rate)由1 Gbps增加為20 Gbps，可同時進行一個或多個協同工作；另外，4G頻段通常低於3 GHz，而5G頻段最高可達 30 GHz，使其具備高速大容量的資料傳輸優勢，從2021年至2027年，估計網路中的5G 資料流量(Data Traffic)將從6.8 EB/月增加為169 EB/月。

通訊產業正在推動淨零減碳目標，為了確保5G半導體製造或使用過程中產生的廢物、排放、輻射，期望能儘量減少產品與生產過程中的有害材料，促進材料/設備的回收與再利用。有鑒於此，廠商之材料採購需符合RoHS、ISO14001、REACH法規，確保產品的永續性與製造的環境責任，減少製造過程中對特定化學品的依賴，並用環保替代品取代，努力減少排放足跡、節約資源，並且藉由節能措施來提高生產技術的能源效率，將生產設備轉向綠色與清潔能源，以及半導體設備的回收與再利用，銷售修復/更新製造設備。

二、5G半導體市場發展與相關政策

5G應用為半導體產業帶來龐大的市場商機，為了滿足5G應用需求，半導體公司致力於開發低功耗5G半導體，其由電子元件與積體電路(IC)組成，於毫米波(mmWave)與低於6 GHz頻段連結電信網路，進行訊號接收、處理、傳輸及波束成型之功能。

2019年，韓國推出第一個商業用途的5G服務，美國、英國、中國、芬蘭、奧地利等國緊追著推出。依據Frost & Sullivan研究報告顯示，截至2022年8月，已有153個地區、501家網路廠商正在進行5G技術的試驗、許可證獲取、規劃、網路部署及啟用；其中，224家網路廠商已啟用符合第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)之5G網路應用服務。下圖為全球5G網路部署的城市數量，數量前三大地區依序為中國、美國、菲律賓。

依據思科最新發布的年度網際網路報告(2018-2023) (Cisco Annual Internet Report)，在2023年，5G將占全球通訊網路市場10.6%；另於 Frost & Sullivan研究報告顯示，在2027年，全球5G通訊網路市場將大幅成長，占整體市場比例48%。目前各地區正在推出補貼政策、優惠措施，藉以吸引各大集團設廠，因應市場需求。下列將說明各地區之5G市場概況與重點政策。

(一)亞太地區
市場概況：亞太地區具備完善的電訊基礎設施生態系統，包含半導體、晶片組、網路及設備製造；其中，中國的5G製造技術與設備，領先其他國家2年，尤其是氮化鎵(GaN)半導體技術。預估在2027年，亞太地區的5G小型基地站部署，市占率將成長至55%，中國、日本、韓國、澳大利亞、印度、新加坡、馬來西亞為主要市場參與者。
重點政策：中國推出28至65奈米製程的半導體廠之免稅方案、半導體生產設備之進口關稅減免方案，以及投入1200億美元於「中國製造2025」計畫，鼓勵製造產業進行技術創新與研發。日本政府投資70億美元協助半導體製造商建造晶圓廠，補助半導體業者建廠與設備費用50%，以提高半導體產能。韓國政府在未來10年於半導體領域投資4,500億美元，並發布半導體生產與研發稅收抵免政策，建廠可稅收抵免20%，研發可減免50%。台灣推出半導體研發稅收抵免方案、引進外國生產技術之免稅方案，以及科學園區內的公司進口半導體相關生產設備與材料之關稅豁免優惠。

(二) 歐洲地區
市場概況：歐洲積極推動智慧城市的發展，網路廠商正擴展與升級網路技術，進而推動德國、法國及英國等國家對先進半導體的需求，該地區著名的半導體廠商包含英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)及意法半導體(STMicroelectronics)。另外，由於美國禁止在關鍵的5G基礎設施中使用中國電信設備，開啟歐洲網路廠商對於建設5G網路基礎設施的興趣，發展通訊技術與服務，包含諾基亞(Nokia)與愛立信(Ericsson)。
重點政策：歐盟推出「歐洲晶片法案」，投入430億美元以強化歐盟內部半導體產業的發展，目標在2030年，全球市占率增加至20%，其中，法國與德國為主要市場參與者。

(三) 美洲地區
市場概況：美國擁有5G半導體先進技術之公司，專注於IC 設計的持續開發，並與先進的代工廠合作，以獲得高效率且具有成本效益的晶片，促使其建立具材料、設計、製造、測試及封裝的半導體生態系統，包含高通(Qualcomm)、科沃(Qorvo)、思佳訊(Skyworks)及Movandi。另外，拉丁美洲的先進無線網路部署仍處於初期階段，最早始於2020年、2021 年。
重點政策：美國於2022年8月簽署「晶片與科學法案(CHIPS Act)」，在未來10年內將提供2,800 億美元，以支持半導體製造與研發，其中527 億美元作為擴大半導體製造能力的直接補助，提高半導體製造的競爭力；另外，在2020年，美國「通訊法(Communications Act)」提供15億美元，用於增強5G網路的硬體與軟體供應鏈，促進通訊產業發展。

三、5G半導體關鍵技術之發展趨勢

由於5G通訊的演進與進步，以及5G網路基礎設施能力的升級，因而需要更高階的5G半導體規格，以符合高效網路設備需求，下列將說明5G半導體關鍵技術之發展趨勢：

(一)現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Arrays, FPGAs)
5G基地站佈建範圍廣，才能滿足高效運行的網路需求，FPGA與特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit , ASIC)將提供下一代5G通訊高速度、高性能的網路功能；其中，FPGA為具有可編輯、全定製(Full-custom)、半定製(semi-custom)之電路設計方法，通訊產業近年對FPGA的需求快速增加，雖然目前ASIC仍具有成本優勢，未來，隨著5G頻段擴大至頻率範圍2 (Frequency Range 2, FR2)，FPGA將可能成為ASIC的替代品。

(二)熱管理技術
由於高頻、高速的5G組件會產生大量熱能，進而影響電子設備/裝置的運行效率，因此，5G半導體廠商正積極研發創新技術、開發新材料，藉以處理散熱問體，並且需要在受限的空間中，實施高效的熱擴散，確保表面溫度均勻性，其方法包含：使用相變材料(Phase Change Material,)代替石墨片作為熱界面材料(Thermal Interface Material)、使用能夠在攝氏300度下運行的寬能隙材料SiC與GaN、可緻密化(Densification)且高導熱效果的銀(糊狀)燒結材料、可降低成本且提高性能的銅燒結材料。

(三) 3D GaN電晶體
3D GaN電晶體結合氮化鎵矽基板(GaN on Si)與鰭式場效電晶體(FinFET)結構，具備更高的崩潰電場(Breakdown Electric Fields)、高電子遷移率(Electron Mobility)，並可降電晶體的漏電流(Leakage Current)、提高性能，並增強5G通訊的功率放大器(Power Amplifier, PA)、低雜訊放大器(Low Noise Amplifier, LNA)系統，獲得更訊確的訊號，將成為5G基礎設施不可或缺的一部分，未來，還可以應用於6G通訊。

四、5G半導體應用領域

5G半導體的主要應用領域包含智慧手機、固定無線接入(Fixed Wireless Access, FWA) /使用者駐地裝置(Customer Premise Equipment, CPE)及網路基礎設施，並在未來 2、3 年，擴大應用於筆記本電腦、個人電腦、平板電腦、工業 4.0、車聯網，以及虛擬實境(AR)與擴增實境(VR)領域。下圖為2022年5G半導體的應用領域之占比。

(一)智慧手機
由於5G手機的性能要求較4G手機更高，因此，業者為了提高設計、封裝、材料及外觀的規格，使用化合物半導體材料與精密半導體封裝製程，藉以減小商品尺寸，同時提高性能。5G智慧手機市場也隨著5G普及率的增加而快速成長，估計2023年，5G智能手機的出貨量將約占70%。

(二)FWA/CPE裝置
FWA/CPE裝置對於5G通訊的使用相當重要，用以增強室內較短波段的5G訊號覆蓋範圍。該技術可應用於城市、郊區、農村地區，提供無線寬頻連接，而不需要光纖電纜或數位用戶線路(Digital Subscriber Line, DSL)，即能連接至使用者所在地，截至2022年，出貨量已達到760萬台。

(三)網路基礎設施
5G、人工智慧、虛擬實境、物聯網、自駕車等新興技術產生大量數據，為了達到更快的數據傳輸與最小的延遲需求，提高前端與後端網路基礎設施的資料運算、存儲等性能，促使網路基礎設施的布建密度與複雜度不斷增加。目前，5G基礎設施正在發展矽鍺雙載子互補金氧半導體(SiGe BiCMOS)收發器，其具備更高效能及更低功耗之優點，藉以滿足5G需求。估計2024年，全球將部署超過500萬個5G基地站。

五、小結

隨著5G半導體技術的進步，正在推動5G半導體之市場成長，藉由提高現有網路容量，實現高頻寬、低延遲、高可靠度之連接能力，並結合機器學習、物聯網，應用於農業、體育、工業、汽車、企業、醫療保健、智能家居、遊戲等產業之非接觸式與遠程操作服務。未來，隨著6G通訊的演進，半導體技術將更進一步地應用於5D智慧城市、無人機通訊、非地面通訊(Non terrestrial communication)之通訊服務市場。