2022年11月17日，VinFast宣布斬獲美國電動汽車租賃公司Autonomy 2,500多輛VF8和VF9汽車的訂單，這是Autonomy有史以來給出的最大電動汽車訂單之一，由此可見越南汽車在國際市場上已被認可。以下表2概述了VinFast造車產業的發展歷程。2022年3月，VinFast宣布將投資20億美元於美國北卡羅萊納州新建一座汽車工廠，用於生產自有品牌的電動汽車以及動力電池，規劃年產能15萬輛，預計2024年7月之前正式投產。2022年4月7日，VinFast宣布已經向美國證券交易委員會（SEC）提交上市申請，但該案是否受「降低通膨法案」（The Inflation Reduction Act of 2022；IRA2022）影響尚不明確，但已知VinGroup子公司VinES與在深圳證券交易所上市的國軒高科在越南河靜省合資設立磷酸鐵鋰電池（LFP）電池工廠，並於2022年11月18日舉行開工典禮。此外，VinFast與寧德時代2022年10月31日簽訂全球戰略合作備忘錄，並投資台灣固態電池廠家輝能科技數千萬美元，可見VinGroup在動力電池與新能源汽車上的發展方向甚為明確，此舉也帶領著越南動力電池整裝待發。以下整理幾則來自越南的報導，幫助讀者瞭解越南動力電池目前的發展狀況：2022年11月18日，國軒高科與VinGroup合作的電池工廠在越南河靜省經濟開發區正式動土，總投資近2.75億美元，佔地約14公頃，一期規劃年產能5GWh，預計2023年末投產，2024年第3季度開始大規模生產。該工廠將成為越南第一座LFP電池工廠，生產的電池將供應VinFast新能源汽車的需求。據了解，此次開工的電池工廠由國軒高科持股51%，VinES持股49%；VinES於2021年8月4日註冊成立，主要負責動力電池生產業務。值得一提的是，2022年10月31日，中國動力電池龍頭寧德時代與VinFast宣布簽訂全球戰略合作備忘錄，雙方將在CTP（Cell-to-pack「無模組電池包」）、寧德時代的一體化智慧底盤CIIC（CATL Integrated Intelligent Chassis）滑板底盤等專案上開展合作。在現有CTP產品配套的合作基礎上，加上CIIC滑板底盤將電池包、電機及其他關鍵部件集合在車輛底部，可降低成本並節省能耗，同時擴大乘坐空間。寧德時代還將協助VinFast電動車在續航里程、安全性及智慧駕駛方面達到新的水準。此次合作也有助於雙方完善全球布局，共同開拓新興市場。據固態電池全球領導廠商台灣輝能科技發布的消息，越南最大民營集團企業Vingroup的子公司VinFast，於2022年07月6日宣布與輝能科技結盟，並對輝能科技數投資數千萬美元。根據合作安排，輝能科技計劃從2024年開始向VinFast提供固態電池，以支持其下一代產品線。輝能科技第一座固態電池工廠計劃於2023年初啟動，此工廠大部分產能將用於供應VinFast電動車。未來，輝能科技和Vinfast還可能在越南建立合資的固態電池工廠。固態電池是最有前途的技術之一，在安全性、能量密度、超快速充電能力、可回收性、重量優化、成本和使用壽命方面具有優勢。VinFast旨在以世界領先的技術保障電池供應，加強對電池供應數量和類型的控制，以滿足VinFast EV每條產品線的需求，以及市場對高科技、高性能、更安全、更環保的電池的需求。Vingroup 副主席兼 VinFast CEO黎氏秋水（Le Thi Thu Thuy）說：「輝能科技將協助 VinFast 採用先進電池技術的EV產品，以提供更愉快、更安全的駕駛體驗。」總結：越南動力電池正在起步，上下游供應鏈尚在萌芽階段，在可見的未來充滿商機。綜合前述，動力電池業者規劃在越南投資設廠，並與當地電動車龍頭VinFast攜手並進，原因有二：一為開發東南亞動力電池與電動車這塊處女地；其二為降低生產成本，忽視美國IRA 2022電動車補助所設的限制，與美國本土動力電池與車廠直球對壘決。但無論如何，越南甚至東南亞對動力電池的需求仍是一塊處女地，整個產業鏈都需仰賴外援，其正極材料、負極材料、電解液與隔離膜四大零組件都沒有生產能力。對關鍵原物料的取得與加工皆無法與中國匹敵，為今之計只有仰賴中國為其「輸液」。但筆者以為，電解液、電解質、隔離膜等與化工產業關係密切，台灣有許多公司握有生產技術，應可從此切入並擷取商機。另外，近來相當熱門的車用晶片，這也是台灣的強項，往後電動車所需要的晶片台灣應可為其客製化，只要有電動車就一定有台灣，進而取得關鍵席次。越南在疫情前GDP年成長率都有7~8%，民眾購車能力大幅增加，筆者以前服務的河靜鋼廠越籍同事，幾乎都已購車代步。如今疫情趨緩，可預見其汽車市場將蓬勃發展，對電動車的期待將更殷切，對動力電池有更迫切的需求，讓我們拭目以待越南的發展。 

誰是當今動力電池的霸主？無可諱言，中國是現今動力電池的龍頭。這要歸功於中國政府於2015~2019這四年間推出的「汽車動力電池行業規範」，中國順勢坐穩了鋰電池生產技術與生產規模的龍頭位置。據2021年3月統計資料，全世界鋰電池上遊供應鏈當中，中國各項組成佔比如下：負極材42%、正極材65%、電解液65%、隔離膜43%。2022年的初步數據指出中國企業在動力電池的所有關鍵物料佔比都超過一半，絕大部分環節佔比超過70%，少部分如石墨佔比則近90%。如此高的佔比意味著不論是車企，還是電池企業，想要建成不依賴中國的動力電池供應鏈，就必須付出長久的時間和巨大資金成本。美國的回擊2022年8月16日，美國總統拜登正式簽署「降低通膨法案」（The Inflation Reduction Act of 2022；IRA2022），此一法案主要分為兩方面：增加營收與擴大投資。法案中對潔淨能源汽車補貼設置了動力電池的限制條款（須滿足條款，每部車才可享7,500美元補助），其目的在於以政策手段抑制國外競爭對手並扶持本國產業，其手段則由電池「關鍵礦物原料來源地」和「電池關鍵部件製造地比例」兩方面進行限制，請見表1。如依限制條款「2023年1月1日原材料40%和電池組件50%的最低佔比」要求，美國市場上目前在售車型幾乎全都無法獲得補貼。實際上，7,500美元的電動汽車補貼，延續自歐巴馬時代，有所不同的是，當時的政策有銷量限制，即每家車企只有20萬輛的額度，如今拜登時代則是增加了限制條款。                        對中國企業來說，法案帶來的不確定性和不友好態度是主要的憂慮，尤其是明文指出關鍵礦物原料與電池組件不得來自「某些國家」的敏感實體，請參考表1中的 (a) 欄，即暗指中國企業。美國車企高度依賴中、韓動力電池供應商，而南韓電池企業在上遊供應鏈方面又高度依賴中國企業，這意味著使用中、韓兩國企業的電池，車企都將無法獲得補貼。至於日本，其動力電池企業的供應鏈基本上不依賴中國，雖然也造成了日企的電池成本較高，但日本主要供應給高階產品，而這次的補貼條款還設定了價格上限：轎車5.5萬美元，SUV、皮卡8萬美元，因此高階產品有可能因為超過總價限制而無法獲得補貼。現在中、美動力電池的製造成本差距約為30美元/KWh，一台純電動整車電池組的成本差距約2,000美元，而未來其成本差距將進一步擴大，僅電池系統的成本差額就將佔據補貼金額的一半左右。如果再計算美國企業需要為調整供應鏈付出的時間和資金成本，抵消掉新增成本後，7,500美元補貼的誘因已經所剩無幾。美國主要的車企聯盟－汽車創新聯盟（Alliance for Automotive Innovation）認為，美國車企想要獲得部分補貼，至少需要4年時間調整供應鏈，如果想要完全符合原材料來源和組件製造地兩個限制條件獲得全額補貼，則至少需要等到2027~2028年後，雖然法案規定的補貼期限一直持續到2032年，但對美國車企來說，能夠獲得補貼的時間可能只剩不到5年。事實上，赴美建廠的動力電池企業都面臨著如下的選擇；一是依循美國的要求對其言聽計從，但動力電池企業普遍擔心因而身陷泥淖；二是另闢蹊徑，尋求其他地區的增量市場，如寧德時代到歐洲匈牙利設廠即是一例；三是放棄美國補助，到第三地生產更低成本的動力電池與電動車，與美國本土車商直球對決，在此考慮下，東南亞尤其是越南即凸顯出此方面的優勢。越南商機湧現在談越南動力電池產業之前，必須先瞭解越南的動力汽車龍頭VinFast的發展過程與現況。VinFast成立於2017年（為VinGroup子公司），一年後收購了通用汽車（GM）在越南的汽車生產線，因此在其團隊中的成員大多擁有在通用汽車工作的背景。VinFast已成為近年來越南本土迅速崛起的造車新星，但是如果想要從傳統內燃機引擎汽車發展新能源汽車，所需要的動力電池卻只能依靠外援。VinFast的頭三款內燃機汽車－Fadit, LuxA2.0, PresidentV8－都直接移植BMW成熟的技術平台打造，動力系統採用BMW原廠代號N20渦輪增壓發動機，而成本卻比原廠低60%左右，推出後在越南市場曾一度走紅。2021年11月，VinFast推出了首款電動車-VFe34，同年推出了面向全球市場的高階智慧化電動SUV-VF8和VF9。2022年初，VinFast CEO黎氏秋水（Le Thi Thu Thuy）宣布，將全面摒棄燃油車，成為純電動汽車企業，目標是在五到六年內生產和銷售約100萬輛電動汽車。（未完待續）

美國能源部公布自2008年至2022年以來，電動車電池的價格下降89%。降價的2個主要原因是因為量產以及電池技術的進步。量產的驅動力來自於電動汽車量的增加，而規模經濟的效果自不待言。技術的進步值得一提，其中研究主軸自然是材料，但範圍包含廣泛的電化學、電極材料、電解液、催化劑、機構、監控等。在這統計的14年中，不僅奈米科技一日千里，容許工程人員對微小物質的操控，而且這段時間也是材料科學成長出新的研發臂膀期間，理論的新手段如第一原理計算（first principles calculation）、機器學習乃至量子運算等，紛紛被應用到電池材料的研發。這些手段在進入實驗之前，可先預測目標材料種類及特徵參數，實驗結果往往也與預測相近，這些開發手段的改變大幅縮短開發時程、降低開發的經費。掌握這些新研發方法，乃電池研發競爭的主軸之一。車用電池發展與注重企業ESG的年代也重疊，因此企業經營必須將整個生態環境計入經營考量，企業再無外部成本可言。鋰離子電池中使用較多的鋰、鎳、鈷等金屬，如果按照目前的使用效率及市場成長估算，目前已知的礦藏量可能在10年後告罄，所以分級使用以及資源回收勢在必行。譬如電動車電池在充電率降至90%之後，經廠商修整再移至再生能源當儲能設備使用，最終進入資源回收的循環。電動車電池一直存在著地緣政治的議題，主要原因是電池是電動汽車的核心，而中國掌握全世界60%電池組製造，高度集中的比例在今日地緣政治的環境下，令人擔憂電動車電池也會被用來做為戰略槓桿工具。筆者有幾個理由，認為這是過慮了。第一個原因是原材料。世界的鋰礦藏大部份在南美洲三國：玻利維亞、阿根廷、以及智利，其次是澳洲。中國有70%的原材料依賴進口，但是中國對於礦藏本身可能擁有部分所有權。如果鋰離子電池一旦升級為戰略物資，各國普遍有政府可以徵用的法令，啟動槓桿戰略的可能，中國自己先反受其害。第二個理由是中國雖然電池組產量佔全世界60%，但是電動車產量亦佔50%以上，而且上升勢頭甚猛，譬如2022的出口輛數就較2021的多1倍。在自己使用供需略近平衡的狀況下—而且電池成本目前佔電動車成本近40%，本身價值不菲—將電動車電池當成戰略槓桿武器使用是不切實際的。一旦供應鏈重組，中國自己受傷害的機率很大。第三是新電池的發展仍然在持續發展之中，鋰離子電池未來是否仍然是主流產品仍在未定之天，這也是各界關注電池產業發展的焦點。近期趨勢是重回鈉離子電池。雖然鈉離子電池因為鈉的原子序較大，其比能量目前處於100~150 Wh/kg，仍然略遜於鋰離子電池的120~180 Wh/kg，但是其原材料價格便宜甚多：碳酸鈉（sodium carbonate）每噸就300美元上下，而碳酸鋰（lithium carbonate）2月價格略低於50萬美元。二者價格有上百倍的差距。鈉離子電池還有其它的功能性優點：可以在較低的溫度工作，也沒有過放電（overdischarge）的問題（鋰電池電力完全用完時負極可能受損）；鈉離子電池的導電率也較高，所以比功率、充電速度也較高。另外，鈉離子電池在短路時升溫較鋰離子電池慢，相對較安全。鋰離子電池的負極（anode）通常是石墨（graphite），正極（cathode）常用鈷酸鋰（lithium cobalt oxide）；鈉離子電池要複雜得多。負極因鈉離子較大，沒辦法嵌入石墨中，必須用硬碳（hard carbon），而硬碳價格很高，一噸在十數萬美金之譜，這降低了鈉原材料的成本優勢；而正極材料亦較鈷酸鋰要複雜得多。即便有這些工程的挑戰，預計今年（2023年）鈉離子電池會進入量產，而鋰離子電池下半年可能會產能過剩。電動車產業從鋰離子電池邁向鈉／鋰離子混合電池的過程正在發生之中。在更長遠的未來，氫燃料電池（hydrogen fuel battery）—如果可以解決工程問題的話—是更理想的電池產品：原料氫和氧都沒有儲藏量的問題，而使用後的產物是水，也無環境污染和回收的問題。因為有這些可能的技術急轉彎的新產品，以鋰離子電池當成戰略槓桿物資的機率並不高。毋怪乎有些大的傳統汽車廠能氣定神間的在一旁靜觀，沒有加入鋰離子電池的競爭。目前只是初發韌期，所以電動車電池目前還沒有統一規格，一切有待觀察。延伸報導電動車電池（一）：材料演變與應用型態 

電池是將電能或其他能量先轉化成化學能用以儲存能量，使用時再將所儲存化學能轉化成電能的電化學（electrochemistry）機構。電池的主要結構有3個部分：負極（anode）、正極（cathode）以及電解液（electrolyte）。電解液的功能是分隔負極與正極，並讓帶有電荷的電子和離子於負極與正極之間穿梭流動。電池自問世至今已超過160年，其樣態歷經過4種主要的材料：鉛酸（lead acid）、鎳氫（Nickel Metal Hydride；NiMH）、斑馬（ZEBRA，Zero Emission Battery Research Activity；NaNiCl2，主要成分是鈉、鎳、氯）以及鋰離子（lithium ion）電池。鉛酸電池現在還在服役，就是常見的汽車用以點火啟動電池。但是我們要談的電動車電池（Electric Vehicle Battery；EVB）是牽引（traction）用的，基本上是輸出力、驅動馬達、拉動電動車，與點火用電池的結構和設計略有不同。鋰離子電池的大量應用則自然是從手機的行動應用開始，主要考量當然是其輕盈可攜，之後這個好處就自然的被引入電動車電池的應用。從這電池系列的演化軌跡，我們發現了一個有趣的趨勢。如果把各種電池主要的金屬材料的原子序標出的話，依序是82、28、11、3。這代表整個產業對電池金屬材料的演化是一心一意朝向輕盈的方向邁進。事實上，鋰已經是最輕的金屬，比它輕的元素只有氫和氦，全是氣體，也不是金屬，無法當成電極來導電。一個完整的電動車電池由幾千個電池單元（cell）組成。先是由3、4百個電池單元串聯和並聯的方式組成1個電池模組（module），十幾個模組再組成1個電池組（pack）。以Tesla Model 3為例，其電池組就由7、8,000個單元組成。每個模組中有冷卻機制（cooling mechanism），並且用電池管理系統（Battery Management System；BMS）監控電池的健康狀況（State Of Health；SOH）：包括溫度和電壓等，以維持電池在安全的參數區間內工作，並監控充電狀況（State Of Charge；SOC）。一旦電池的溫、壓異常，電池上的保險絲會熔斷，以維護系統安全。通常電壓異常和保險絲熔斷是電池需要更換的2個主要原因。評估電動車電池對應用的妥適性時，有6個重要的指標：比能量（specific energy）、比功率（specific power）、生命週期（life span）、性能（performance）、安全性（safety）與成本（cost）。這裡的比能量指的是每公斤電池能儲存多少的能量；比功率是電池在每單位時間內能輸出多少能量。前者牽涉到電動車能走多遠，而後者則關於電動車能跑多快。生命週期指電池能充放電的次數，佐以電動車平均使用頻率，也可以粗估電池使用年限。安全性的考慮主要是在高熱、升溫的環境下，或者電池遭撞擊、刺穿的狀況下，鋰離子電池容易燃燒、爆炸。性能的考量較多樣，包括充電速度、低溫使用等特性。成本毋庸說明，目前鋰離子電池在量產日增的條件下，價格快速下降。但是未來勢必面對臨鋰礦逐漸枯竭的狀況，成本進一步繼續下降面臨挑戰。比能量是電動車能上路的基本考量，這決定一定重量的電池能讓電動車行走多遠？這是每一部能上路的電動車都要掛心的事，反過來這又決定1部電動車需要攜帶多少重量的電池？如果電池重量本身佔整部電動車重量的比例過高，能搭載的重量就很受限，畢竟電池的能量很大一部分是用來攜帶電池本身的重量。目前鋰離子電池的比能量約在120~180 Wh/kg之間，這是所有型態電池目前所能達到最好的數值。這6個因素在不同應用時需要針對應用均衡的考慮。目前對電動車電池應用工程實務的做法是稍微妥協比能量和比功率（因為稍有餘裕），以換取較快的充電速度、較長的生命週期以及較高的安全性。將鋰離子電池應用於電動車上的表現如何呢？目前進展狀況是，以Tesla Model 3為例，一部1.5噸的電動車攜帶400kg的電池大約可行駛400公里以上，30分鐘內可以充滿80%以上的電能，但是電池重量大約佔電動車總重量的3分之1！而上述的車行距離、電池重量、充電速度等資料，只能說是堪稱勉強滿足需求。鋰已經是原子序最小的金屬，輕無可輕。因此如何改進電池中的其他材料，譬如電極材料、電解液、催化劑等成分，以及電池的結構和控制等因素，以提高電池儲存電力、電化學能轉換效率，是目前電池研發重點。

去年（2022年）底科技界最火紅的話題，莫過於OpenAI所推出的ChatGPT，這是個可以透過文字或對話，與人類直接互動的人工智慧產物。由於我們是無法有效地分辨出所互動的對象是人或機器，達到所謂圖靈驗證（Turing test）的終極要求。GPT（generative pre-trained transformer）是所謂的生成型人工智慧（AI），只要有主題句或初始對話，這已被訓練好的生成型人工智慧，即可寫出一篇文字流暢且具思想的文章，或者與我們侃侃而談。人工智慧的發展及演進已經歷好幾個世代，早已跳脫利用海量資訊，將人類過往的知識及經驗，蛛絲馬跡般地尋找出最適切的解決方案，取而代之的是機器自己的學習，並創造出人類沒有嘗試過的解決方案。生成型人工智慧就是近來備受關注的，其所使用的是自我迴歸（auto-regressive）演算法。程式設計師需要將所欲解決問題的基本規則輸入，包括相關的參數，並設定好最終的目標值。接著電腦就開始不間斷地自我學習（預測）以及檢驗，找出各參數在這個當下時間節點的輸出預測值，並與上一個時間節點的輸入參數做比較（檢驗），如果兩者間有其相關性，則對於下一個時間節點的預測就更有把握及準確。一旦達到所設定的目標值，這個人工智慧的自我訓練就大功告成。DeepMind在幾年前所推出的AlphaZero，在經過4小時的自我學習訓練，隨即打敗所有下西洋棋的電腦程式。自我迴歸演算法，在各參數不斷地預測及檢驗的循環下，需仰賴龐大的計算能力。所幸先進的半導體技術，已提供所需的運算平台。以使用4奈米技術所製作的最先進高速運算晶片為例，其晶片已內含超過1,000億個電晶體。不久前超微（AMD）在CES 2023會場上，所發表新一代的運算架構，9顆小晶片（chiplet）的堆疊，使電晶體數目更超過1,400億顆。其實說穿了，生成型人工智慧與量子運算是殊途同歸，兩者解決問題所採取的步驟都是類神經網路的架構，在不斷地預測與優化間，找到最適切的解答。不同的是，量子運算乃自然界微觀世界所提供的量子疊加（superposition）與糾纏（entanglement）；人工智慧是人為演算法及半導體算力。自然界產物比較難以捉摸，人為的世界比較可以預測。量子運算的硬體架構經過多年的發展，依然很難決定要往哪一個方向前進，這其中製作量子位元（qubit）相關的技術就包括超導體、離子阱（ion trap）、光子或者電子自旋（spin）。在資源無法集中的情況下，勢必會影響到量子運算達到實際應用的時程表。甚至有專家開始提出，結合超級電腦人工智慧運算的能力，以及量子運算的獨特性，相輔相成共同完成艱鉅問題的解決能力。換言之，當量子運算還不清楚該如何跨出下一步時，生成型人工智慧在演算法不斷地精進，及更龐大運算能力的硬體支持下，已逐漸挑戰到未來量子電腦所擅長的領域。科技的發展很難用以始為終的邏輯來判斷，需要密切關注發展中的每一個環節，並時時做修正。以TFT-LCD顯示器為例，OLED的確有非常好的條件取代TFT-LCD，但是整體發展下來，OLED也僅能在中小尺寸的顯示器有所著墨。反而TFT-LCD採用OLED作為背光源，更壯大TFT-LCD在產業的聲勢。個人淺見認為，量子運算有可能走入OLED的命運，甚至更慘。2022年諾貝爾物理獎頒給在量子資訊領域有傑出貢獻的3位學者，一時間有不少的報導認為量子運算已備受肯定，未來商品化的價值指日可待。事實上諾貝爾委員會所表彰的是這三位學者，以實驗證明貝爾不等式（Bell inequalities）的不存在，也間接地指出愛因斯坦狹義相對論的不完備。這全然是根源於基礎物理的實證，與未來的應用沒有關聯。諾貝爾委員會曾頒過2次物理獎給量子霍爾效應（quantum Hall effect）相關研究，原先也被認為未來會有應用及商品化的價值，但後來都沒發生。台灣投入不少資源在量子運算的發展上，但如果以未來應用的可行性來審視，人工智慧的發展更應該要有積極的規劃。

4年一次的第22屆世界盃足球賽（下稱世足賽），於2022年底在卡達風光落幕，阿根廷在足球巨星Lionel Messi的帶領下，奪得阿根廷隊史第三座世足賽冠軍，僅次於巴西的5座，以及德國及義大利的4座。此次世足賽除了入圍的32支隊伍的精彩演出外，另一個吸睛的焦點是那顆科技感十足的足球。媒體也大幅地報導在比賽前那顆足球要先充飽電，才能上場。舉凡比賽時，該足球在場內運動的3維軌跡，如座標、速度、角速度及加速度等都會被完整記錄，而且是即時將資料傳送到資料庫及訊號處理器上。在葡萄牙對戰烏拉圭的那場球，葡萄牙大將Cristiano Ronaldo將隊友傳球，用頭錘應聲入網。大家都以為是Ronaldo建功，但事後分析數據顯示球只些許碰觸到Ronaldo的頭髮，該進球最後是判給其隊友。如果讀者還有印象，在1986年阿根廷奪冠的世足賽，八強賽中阿根廷對上英格蘭，Diego Maradona用頭錘進了關鍵一球，以2:1氣走英格蘭。事隔多年後，Maradona承認當時是用左手撥進那顆球，並被稱之為上帝之手（The hand of God）。如果那時就有如此先進的足球，很容易就能夠真相大白了。這顆足球是如何做到有如此的神奇功能？原來足球內含了一個慣性量測單元（inertial measurement unit；IMU），以及超寬頻無線傳輸系統（ultra wide band；UWB），加起來重量不到15公克。IMU是由三軸陀螺儀及三軸加速器所組成，使用矽基板的微機電技術（MEMS）所製作。矽基板除了是積體電路製作上最關鍵的材料外，矽原子間是以共價鍵作為鍵結，本身也具有非常優異的機械特性。試想一個12吋的晶圓，直徑的長度是30公分，而厚度卻不到0.1公分，在此長度與厚度比值超過300的基板上，頭尾的平整度卻能夠維持在1個原子差距內，可見其機械強度的優越性。因此在1980年代，學術機構開始利用矽基板及半導體的微影製程，製作出各式微機械元件，如微小型的齒輪、軸承，滑桿等。再加上使用的是矽基板，很自然地可以將相關的資訊以電訊號傳送出來，所以統稱為微機電。由於是將力學資訊轉換為電訊號，因此也被稱為感測器（sensor）或傳感器（transducer）。IMU的製作是利用半導體的製程，在矽基板表面先製作出一個感應膜（membrane），其下方是被掏空的，而感應膜是以精巧的懸臂與矽基板相連接。感測膜的設計，可以用來偵測不同方向的直線加速或旋轉的力量，藉由感應膜的位移、偏移或轉動，隨之改變感測器的電阻值或電容值，間接地也得知受力的方向及強度。由於是微小化的感測器，所以才能放置在足球內。UWB與其他無線通訊系統最大的差異，在於其使用的是脈衝式無線電波，就如同雷達般，除了可傳輸數據外，更能夠精準地量測物件的位置，再加上低功耗特性，近來開始使用在感測網路（sensing network）、物聯網（IoT）應用。如果在足球場的周圍架上十幾個UWB的相位天線，一來可以接收由足球所傳來關於球運動軌跡的資訊，另一方面也可以即時精準定位足球；甚至球隊在訓練時，讓每一位球員都戴上UWB發射器，教練就可以完全掌握住每位球員的跑位，以及足球運動方位的資訊。除了IMU及UWB外，此次世足賽也採用表面有微凹結構的足球，如同高爾夫球的表面一樣。由於球在運動時，球的後方會產生一個氣壓較低的區域，形成擾流（turbulence），增加足球阻力，也增加運動的不穩定性。這些表面的微凹結構，能夠有效減少此後方低氣壓的區域，增加球速及穩定性，同時也增加守門員的挑戰，不過這些都是球迷所樂見的。足球是世界上運動人口及球迷最多的運動，也是資源投入最多及市場規模最大的運動項目。現代的科技無所不在，運動市場是科技業很好的合作平台，不僅擁有龐大商機，同時也造福廣大球迷。 

王志強博士2022年中推出的第二代星鏈（Starlink）衛星，本體長度為7公尺，重量1,250公斤為第一代的5倍重。第二代的設計規格考慮到SpaceX新的發射系統「星艦號」（Starship）直徑為9公尺，長度7公尺的衞星剛好可以躺平、疊放在艙內的衞星發射架上。本文還是從第二代Starlink衛星的火箭發射談起：火箭發射第一代Starlink與台灣的福衛五號衛星，都是由「獵鷹9號」（Falcon 9）發射到低軌道– Falcon 9的第一節火箭（Booster）使用9具Merlin液態火箭。載運第二代Starlink衛星的「星艦號」（Starship）所使用的「超重型火箭」（Super Heavy Booster, B7）安裝33具SpaceX自行研發的「猛禽引擎」（Raptor）（註一）。 大部分的液態火箭的燃料是採用精煉煤油RP1，優點是常溫下為液態、容易儲存，缺點是燃燒後產生「焦化污漬」（Coking）。因為過去大部分的火箭是一次性使用，所以焦化不是問題，但是如果需要重複使用火箭引擎，清理引擎上的「焦化污漬」會是個頭痛的問題。SpaceX的「獵鷹九號」（Falcon 9）使用的Merlin 火箭引擎就是使用RP1為燃料，每次回收後都需要花上數週的時間做清理。為了避免coking的問題，有些液態引擎採用液化氫為燃料（例如如太空梭主引擎），SpaceX則採用「液態甲烷」（就是液化天然氣CH4），猛禽引擎使用CH4為燃料也是前所未有的創舉。附帶一提，Blue Origin開發的BE4引擎也採用甲烷為燃料。天然氣燃燒後沒有焦化的問題，這個優點使得快速清理Starship上的33具火箭引擎成為可能。第一代Starlink衛星Starlink最初的服務對象設定在沒有基地台的偏遠地區，或是海洋中的船艦及空中飛行的飛機–要達到這個目標，Starlink衞星之間必需要能夠「互相傳訊溝通」（inter-satellite communication）。第一代Starlink衛星並沒有這項功能，當時是依靠建立地面站來解決信號傳輸問題：除了在使用者自家安裝19吋圓盤或20 x 12吋方盤天線外，還得靠附近的「地面接收站」（Ground Station），以及電信營運商既有的地面光纖網路。一般一個400平方公尺圍籬的地面接收站設有9個直徑2.86公尺的雷達天線（參見下圖）。 以美國為例，共有32個「地面接收站」（Gateways），每一個接收站方圓800公里（500哩）的用戶，利用自家平盤天線，經由通過上空的䘙星和鄰近的地面接收站連接；換句話說，地面接收站和自家天線必需鎖住同一顆衞星，因為第一代Starlink衞星之間沒有互相溝通的功能。用戶上傳或下載的訊號都需要透過現有的地面/海底的光纖網路傳輸，再依賴靠近住家附近（800公里內）地面接收站的Ka-band電磁波，傳送到正在通過上空的某顆Starlink衞星，這顆Starlink衛星再將訊號傳到用戶的天線上，這也是為什麼在海洋上沒有Starlink網路的原因。第二代Starlink衛星Starlink衛星從第1.5代就開始就有inter-satellite communication 的能力，第二代Starlink衛星（註二）間通訊是利用雷射光作訊號傳輸（Laser Inter Satellite Link；LISLs）；光在太空中傳播速度要比在光纖上更快，大約快30%，在真空中以光速直接傳輸，比起經由地面站、透過光纖網路，信號延遲可降低50%，而且由於當前技術可以有效控制雷射光束精度，更可以大大的增加通訊頻寬。第二代Starlink衛星在2022年中已經出現，它的功能比第一代至少增強5倍。第一代與第二代同樣使用四片「相控陣列天線」（Phased Array Antenna）（註三），其中兩片用來跟「地面站」（Gateways）連繫，另兩片用來跟地面用戶連繋的。Starship可運載150公噸荷載到「近地軌道」（LEO），一次可運載110~120顆第二代Starlink衛星。這個數目的衞星剛好可以一次佈滿一個軌道面，而「星鏈星座」（Starlink Constellation）在53度傾角，550km高度的「殼層」共有72個軌道面。根據SpaceX說法，當第二代Starlink衛星開始量產，再加上Starship的巨大運載能力，第二代Starlink衛星的成本將會比前一代更低，可以預期前一代的Starlink衛星會被淘汰，獵鷹9號的Starlink發射任務也將終止。看完本系列的三篇文章，讀者是否可以看出Musk要在低軌道建立起6G通訊網路的商業版圖？ 台灣廠商曾經幫助Tesla開創出電動汽車市場，「星鏈計畫」所衍生的龐大商機，不正是台灣ICT產業的強項，台灣廠商又怎能缺席！註一：SpaceX的「猛禽引擎」（Raptor）註二：「星鏈計劃」（Starlink）現況註三：星鏈（Starlink）相控陣列天線

最早以調頻技術（Frequency Modulation；FM）研製的無線電對講機（Radio Receiver/Transmitter）係於1940年，由摩托羅拉（Motorola）研發成功。當時設計的對講機是放在背包，可揹著邊走邊說，因此被暱稱為「Walkie-Talkie」。早期對講機的研發，主要人物是Daniel Earl Noble（1901～1980）Noble在學生時期就鑽研無線通訊，一手設計並建立美國康乃狄克州（State of Connecticut）的雙向警用無線電系統。這是全世界第一套雙向FM 無線行動電話系統。1940年這套系統建置成功後，Galvin Manufacturing的老闆Paul Galvin見獵心喜，力邀Noble加入其公司。於是，Noble擔任Galvin Manufacturing的研究部門主管，其第一個任務是為美國通信兵（U.S. Signal Corps）建置無線電對講機，成果豐碩。1949年後，Noble為Motorola設立第一個半導體研究室。這個實驗室發展出和無線通訊相關的電晶體如功率電晶體（power transistors）及射頻電晶體（radio frequency transistors）1940年Galvin Manufacturing設計的對講機研發團隊由Noble領軍，定調採用FM技術。射頻工程師（RF engineer）是波蘭人Henryk Władysław Magnuski（1909～1978）。Magnuski早年貧苦出身，幫波蘭軍隊修理收音機來養活自己和妹妹。1934年Magnuski在華沙的公司Panstwowe Zaklady Tele i Radiotechniczne工作。1939年其被公司送到美國進行一項無線電接收器的研發計畫。沒多久德國入侵波蘭，Magnuski回不了家，只好待在美國落地生根，大戰之後也不再返回波蘭。Magnuski的兒子彰顯老爸在無線電專業的貢獻，在伊利諾大學的電機資訊工程系設立一個講座來紀念父親。Motorola於1946年開始生產「車用電話」，可讓人在車上打無線電話到公共電話網路。當時通話效果很好。然而，用戶增加後，卻面臨無線線路不足，無法服務大量用戶。後來貝爾實驗室發明蜂巢式行動電話技術後才解決。1983年，美國FCC批准Motorola DynaTAC 8000X，這是全世界第一支商業化行動終端設備（Cellular Device），號稱「黑金剛」，由Martin Cooper帶領的研發團隊完成。當年行動電話是昂貴的奢侈品，只有派頭十足的有錢人和黑道角頭老大才用的起，因此有了「大哥大」封號。Cooper於2007年還曾來台北參加COMPUTEX 展覽。

Elon Musk的核心商業理念著重在：「垂直整合」（Vertical Integration）、降低營運成本、持續改良，將這套核心商業理念應用到太空事業，就不難理解為什麼SpaceX會從開發液態火箭引擎起步。火箭發射發展太空事業的三大重點就是：LV、LV、LV – LV就是「火箭發射器」（Launch Vehicle；LV） 。沒有「火箭發射器」（LV），設計再好的衛星都無法進入太空軌道；如果委託火箭發射營運商代為發射，衛星的總營運成本（Total Cost）就無法降低，難以具備市場競爭力。Musk看明白這一點，亞馬遜（Amazon）創辦人Jeff Bezos也明白這一點，所以Musk的SpaceX與Bezos的Blue Origin，都從開發自家使用的液態火箭引擎起步。在SpaceX與Blue Origin成功開發出火箭前，世界上的火箭多半是傾國家之力開發，例如中國的長征火箭（註一）、法國的亞利安（Ariane）火箭（註二）、以及俄國的聯合號（Soyuz）火箭（註三）。火箭引擎Musk要創造出「價格負擔得起」（affordable）的火箭，就必須降低成本 – 非必要的零組件不使用軍規，儘可能採用現成的商規成品，再加上模組化的軟體，可重複使用的硬體（即火箭回收），從而建立起一套「垂直整合」（Vertical Integration）的創新商業模式。SpaceX發展的第一枚火箭Falcon 1是兩節的單引擎液態火箭，總共投資將近一億美元；經歷三次發射失敗，SpaceX幾乎破產，終於在第四次才發射成功。Falcon火箭的靈魂就是SpaceX自行開發的液態火箭引擎Merlin，使用的燃料是從煤油精煉出來的RP1噴射機燃油，氧化劑則是低溫液態氧。Merlin 液態火箭引擎經不斷地改良，現在已經進入第四代。為求增加火箭總體運載能力，SpaceX開發出「獵鷹九號」（Falcon 9）– 「9」代表Falcon 9的第一節推進火箭（Booster）有9具Merlin液態火箭引擎，第二節火箭僅使用Merlin單引擎；這十具火箭引擎由三組獨立又互相監控的電腦系統控制，達到三重安全保障。Falcon 9 的起飛推力，大約等於12架波音787客機的推力總和。 SpaceX應用「垂直起降技術」（Vertical Take Off and Landing；VTOL），成為火箭VTOL回收的始祖，第一節火箭在海拔100公里左右脱離，它會自動返航降落在指定的陸地定點、或是外海的無人平台上；第二節火箭回收不符合經濟效益，因為第二節火箭的分離速度約為第一節火箭的4倍，而且離開發射點已經很遙遠。按照據Musk的說法，Falcon 9 的大部分組件可重複使用100次，目前火箭回收已超過十數次，這種紀錄在十多年前是難以想像的。火箭與衛星第一代（v1 、v1.5）Starlink衛星的重量約為250公斤，每顆衛星造價25萬美元，由SpaceX「獵鷹9號」自行發射、分批次運送到440公里高度的低軌道上，連同發射費用每顆衞星總成本約60萬美元。第二代Starlink衛星在2022年中就已經出現，衛星本體長度為7公尺，重量1,250公斤為第一代的5倍重。第二代的設計規格考慮到SpaceX新的發射系統「星艦號」（Starship）直徑為9公尺，長度7公尺的衞星剛好可以躺平、疊放在艙內的衞星發射架上，Starship前端有一窗口，可以把衛星像提款卡一樣、一片一片的推入軌道（參見下圖）。 Starlink衛星發射超過3,000顆（計劃發射42,000顆），衛星設計就已經從第一代進入第二代，重量從250公斤增加5倍，發射系統從Falcon 9改為Starship（為登陸火星設計）– 這一切舉措都非常符合Musk「持續改良」的核心商業理念。福衛五號台灣的「福衞五號衛星」在2017年8月25日就是搭乘Falcon 9火箭，從美國加州范登堡空軍基地升空，進入720公里高度的「太陽同步軌道」（Sun Synchronous Orbit），相較於「地球同步軌道」（GSO）的高度約為36,000 公里。 台灣國家太空中心（NSPO）利用「福衞五號衛星」為發展平台（註四），與國內產業界及研究單位合作發展遙測衛星關鍵元件，包括指令與資料管理單元（CDMU）、電力控制與分配單元（PCDU）、飛行軟體（Flight Software）、遙測酬載電子單元（RSI EU）、CMOS型聚焦面組合（CMOS Type FPA）等五項。下一篇會繼續介紹「星鏈計畫」（Starlink）現況（註五），包括2022年推出的第二代Starlink衛星及所衍生的商機。註一：長征系列運載火箭（維基百科） 註二：亞利安火箭（維基百科）註三：聯合系列運載火箭（維基百科）註四：福爾摩沙衛星五號註五：「星鏈計畫」（Starlink）現況

Motorola創辦人Paul Vincent Galvin（1895～1959)出生於美國伊利諾州的一個小鎮，父親是愛爾蘭籍調酒師。由於家境貧困，Galvin並未完成大學教育。不過，Galvin是天生企業家，最先將收音機整合 於汽車。1928年Galvin與兄弟Joseph於芝加哥成立Galvin Manufacturing Corporation，第一項產品是收音機的交流電轉接盒（Battery Eliminator）。1930年公司改名為Motorola。這個字是由 「Motor」（汽車）及「Victrola」（彼時最有名黑膠唱片機的品牌名稱）2個字組合而 成。當時Galvin正在生產汽車用收音機，因此想到借用「Victrola」這個品牌名稱。Galvin第一任太太麗麗蓮（Lillian Guinan）是Galvin的高中甜心，小倆口於第一次世界大戰後結婚。1942年，麗麗蓮不幸在家中被謀殺，警察一直無法找到兇手，成為懸案。1945年，Galvin數次邂逅年輕的薇吉妮亞（Virginia Galvin Piper）後，閃電結婚。1955年，Motorola將公司企業識別改成很時尚風格的「M」，由2個三角尖拱成M，代表一波波接續的領導風格。Galvin於1959年去世，而Motorola的業務持續蒸蒸日上。1960年，Motorola推出全世界第一部19吋大螢幕電視機。1974年再推出全世界第一支彩色電視映像管，同年Motorola將電視事業賣給Panasonic。Motorola於1991年在德國展示第一支GSM 手機；1995年推出第一套雙向呼叫系統（Two-way Pager ）。2000年Motorola發展出第一支GPRS手機，並且和思科（ Cisco）合作販售第一套 GPRS行動網路系統給英國 BT Cellnet 。Motorola在無線通訊領域頗有一席之地，但在電信等級的交換機，則較無作為。2014年1月，Motorola Mobility被併入中國聯想集團。雖然Motorola在手機市場已不如往日雄風，讀者們若上網搜尋，仍可看到相關產品。尤其是Motorola最早發明的雙向對講機「Walkie-Talkie」，仍然是防災應急必備，有通用對頻對講機、軍工對講器、兒童戶外小機、迷你飯店工地萬能手臺、避難對講機等，讓我回憶起當年摩托羅拉的全盛時期。