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TMYTEK提出5G Beamforming解決方案

稜研科技創辦人暨總經理張書維及波束成形系統BBox。

面對加速中的5G世代腳步,國際大廠與相關業者無不摩拳擦掌,準備搶攻這塊大餅。以毫米波主被動元件與系統研發製作為創業題目的稜研科技(TMY Technology;TMYTEK),提出5G波束成形技術(Beamforming Technology)解決方案,並勇奪2018第六屆台灣雲谷雲豹育成總決賽第一名佳績,展現其團隊的技術能力。

Beamforming是5G技術關鍵

生活與通訊完全連結上的今日,不僅為生活、工作帶來全新的面貌,也讓整個通訊產業的發展腳步加快。根據GSMA及Ericsson研究指出,在全球無線通訊資料量以指數方式成長的趨勢下,更驅動對於頻寬的需求,加上物聯網(IoT)需求成長帶動下,4G LTE頻寬將於2022年不敷使用,也因此全球產業界無不積極發展5G通訊的相關技術以及解決方案。

5G NR(New Radio)所制定的新頻譜已確定採用毫米波頻段,頻帶可以延伸至100GHz。毫米波波長短、傳輸頻寬大,但卻在存繞射能力較差的問題,所以路徑衰減遽增是必須克服的課題。

為彌補高頻段所造成的損耗,天線陣列的設計與製造,就成為彌補增益易不足的必要手法,但陣列天線其先天輻射場型具指向性,存在涵蓋範圍不足的問題。而波束成形(Beamforming)就是解決此一課題的關鍵技術。

TMYTEK創辦人暨總經理張書維表示,毫米波的應用上,過去多以科學研究、天文、航太甚至是國防為主,因此毫米波主被動元件市場主要被歐美公司所壟斷。因為創業團隊中,總經理張書維及副總經理林決仁都有毫米波的相關工作經驗,深知該產業的未來發展性,並掌握相關技術,因此2014年即創立TMYTEK,以提供毫米波主被動元件 / 系統的產品和服務為主。

BBox提供Beamforming開發套件

張書維表示,5G關鍵技術在於Beamforming,其中如何協助開發人員解決:天線、基頻、演算法等課題相當重要。但市場目前不僅存在毫米波人才稀有性的問題,即便國際大廠也處於摸索狀態,且量產測試成本昂貴,更缺乏Beamforming開發套件。

TMYTEK已經先推出目前全球唯一做毫米波波束成形系統的開發套件:BBox (Beamforming Box),不僅可以協助元件或是系統開發商加速5G系統開發時程,BBox™的高度彈性設計架構,更可讓不同的開發者僅需採購其所需的套件,在經濟上達到最佳效益。

BBox已經推出產線版本,將作為OTA (Over-the-Air)測試RF探頭,用於5G產品測試。

以高通(Qualcomm)在2018年所提出的手機晶片模組版本可以看出,在5G世代,無論是手機或是基地台的RF前端模組都是整合天線的AiP(Antenna in Package)。

在整合天線的產品設計下,不僅與以往sub-6GHz大相徑庭,無法採用傳統的傳導方式測試,必須改用輻射的方式進行,也就是OTA的測試方式,而且5G Beamforming需要測試天線輻射場型在不同方向的輻射,都大幅增加產品測試的困難度以及成本。

比較之下,BBox是目前市面上唯一透過電子式方式達到快速測試的方案。總經理張書維更表示,TMYTEK也推出自行開發的升降頻模組,可以讓客戶既有的sub-6GHz儀器活化,大幅降低在生產線的設備投資,讓客戶更具有競爭優勢。所以,目前已獲得數家國際級專業封裝測試廠商的採用。

具軟硬體整合能力 讓TMYTEK具國際競爭力

除BBox,總經理張書維指出,將於2019年推出以基站需要的AiP模組。相較於sub-6GHz時代,低階天線可以和後端電路分開設計,在5G通訊中,基於成本與效能考量,天線必須和後段的射頻電路作統整。在這樣的設計結構上,除必須掌握天線的特性,對於模組系統的專業知識,包含軟體、硬體、演算法以及散熱等問題,也都必須有高度的掌握。

TMYTEK團隊不僅有天線的專業知識,對於模組系統的專業也有高度掌握。目前不僅已經開發出可供基站、small cell使用的4X4 AiP模組,也將推出8X8 AiP模組,並有超過20項專利申請中。如果搭配TMYTEK自行開發的升降頻模組,更可讓工作頻段擴及目前網通採用的sub-6GHz。看好該市場將於2021年呈現爆發是成長,TMYTEK也積極布局電信及設備商。

目前AiP模組已獲得中國大陸前三大天線廠之一廠商提出合作要求,主要就是看重TMYTEK在模組設計與生產的專業。未來合作模式上,將會由該天線廠商提供其天線及相關專業,與TMYTEK共同提供AiP模組,進軍市場。

此外,TMYTEK也提供功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)、混頻器(Mixer)、鎖相振盪器(PLO)等元件模組。尤其在這朝向少量多樣化的需求世代,TMYTEK是具有高度競爭優勢。

以PLO為例,歐美國際大廠的客製化時間長達6~12週,且都需要收取開發費以及要求最小起訂量。

如果僅比較TMYTEK 提供的PLO的BOM,是高於這些歐美競爭對手,但因為TMYTEK在材料上直接採用儀器等級原物料,加上本身所具備的軟硬整合能力,不僅可以大幅降低研發成本,更可降低人工調校的時間等成本,因此可以在2週內提供交貨服務。如果再考量TMYTEK所開發的ReF技術,更可以讓客戶採購PLO所剩下的備料,由以往只能列入庫存轉變為新的PLO,這都可以大幅降低客戶的成本,並提升效率,更是TMYTEK參與國際競爭的最大利器。

張書維總經理表示,放眼毫米波未來的應用,除5G產業,包含智慧車所使用的毫米雷達等,都具備極高的成長性。尤其台灣本身所具備完整的ICT產業供應鏈,加上中國大陸、印度、日本、南韓等極具爆發力的亞洲市場,將提供TMYTEK未來成長的極大動能。

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