低軌通訊衛星大量布建創造第一波產業需求，RF元件被看好為主要受惠業者，大規模陣列天線也廣受青睞，透過平台、服務與產業鏈合作，能達成串聯的效果，長期投入才能開拓商機。
衛星產業發展已久，2019年產值已達2,707億美元，根據產業研究機構TrendForce數據顯示，至2022年全球衛星市場產值將有望達2,950億美元，年成長3.3%。然而，隨著低軌衛星通訊產業話題的發燒，未來幾年衛星產業將迎接高度成長期，甚至有產業大老大膽喊出，整體衛星產業產值將媲美半導體產業，帶給市場無限美好的想像。
近來，投入衛星通訊就像是科技產業的集體運動，低軌通訊衛星引發一股熱潮，就連Apple iPhone 13發表前也傳出即將搭載衛星通訊接收模組，加上擅長炒作議題的特斯拉(Tesla)執行長馬斯克(Elon Musk)不斷拋出相關話題，也讓整個資通訊產業鏈動了起來，無論是真是假，低軌衛星通訊產業帶動相關軟硬體技術瞬間成為顯學。
衛星網路布建帶動首波商機
低軌衛星通訊技術不是新興產業，但透過擅長點石成金的話題人物加持，相關技術與關鍵零組件的含金量大為提升。事實上，初步了解iPhone 13導入衛星通訊功能的消息之後，就可以理解以現有技術與應用需求來觀察，衛星通訊不會是一般消費者主要的聯網方式，因此就算未來手機可以在耗電量與成本、體積等考量下取得進展，衛星通訊在消費性應用方面應該還是以特殊環境或緊急時刻為主。
衛星通訊除了補足訊號涵蓋之外，應用情境預期會以產業應用為主，而已經逐漸成熟的行動通訊應用，進入5G時代也以產業應用為主軸，衛星通訊更是呼應此一趨勢，如車聯網、工業物聯網(IIoT)等垂直領域的應用才會是衛星通訊的主要市場，這類應用要求聯網穩定性、可靠度，對於軟硬體零組件業者而言，產業需求或許不會瞬間爆漲，但至少是高毛利、穩定成長的藍海市場。
針對衛星通訊的商機，最近兩年產業的話題集中在低軌通訊衛星大量布建創造的產業需求，預期將帶動第一波關鍵零組件與系統的成長，這波需求從各國政府與衛星通訊業者發起，未來能否持續擴張還是要從應用面觀察，若有切中需求的應用帶動，通訊服務市場的規模與成長性就大有可期。
RF元件需求大增
衛星通訊網路布建熱潮興起，羅德史瓦茲市場開發資深經理莊美華舉例，在馬斯克的Starlink計畫中，有申請低軌道衛星運作的頻譜，該計畫申請布建1.2萬顆低軌通訊衛星，在六年內，必須完成一半衛星發射，九年內必須全部布建完成。其中，射頻(RF)元件被認為具備大量需求，長期深耕無線通訊收發模組的穩懋半導體也相當看好衛星通訊的市場，該公司技術行銷處資深協理黃智文(圖1)指出，衛星、地面站、使用者終端，這三個基礎架構的組成元件都需要射頻收發元件，所以相關商機基本上不會只在天空中的衛星，包含地面上的地面站跟使用者裝置都需要搭配RF收發模組。
圖1 穩懋半導體技術行銷處資深協理黃智文表示衛星通訊將開創RF收發模組的產業成長需求。
衛星運作具備高度自主性，發射之後可再維修的機率很低，所有故障排除都需要衛星自主完成，如果斷訊就無法聯絡與控制，黃智文說，從衛星的特殊性來看，就能夠了解元件的高信賴性非常重要。另外，太空中輻射很強，所以早年發射到太空的元件，基本上都是以砷化鎵(GaAs)為主，因為砷化鎵材料相較於矽不僅抗輻射能力較好，RF性能也較佳，在經過航太規格驗證後就可以送上太空。
衛星與地面的距離至少數百公里，訊號收發的性能是要求的重點之一，黃智文解釋，衛星訊號要通過整個大氣雜訊較多，所以訊號放大時要使用低雜訊放大器(LNA)，半導體材料中雜訊最低的是砷化鎵；另外，氮化鎵(GaN)也是近期非常受關注的化合物半導體，單位面積功率密度較高，比較適合應用在發射端，一般衛星通訊設備沒有空間的限制，所以可以採用收發元件不同材料的設計架構，以求得到最好的訊號收發效能。另外，放大器可能不止一顆，也有廠商採用在驅動極使用砷化鎵，在輸出極使用氮化鎵，依實際需求選擇。
陣列天線架構大行其道
相較於天空中的通訊衛星，地面裝置的數量則更為龐大，市場規模在應用發展更加普及之後，亦不容小覷。Starlink的使用者終端採用的就是近年最熱門的陣列天線，Anokiwave亞太區業務總監張肇強(圖2)認為，化合物材料的RF元件單一顆性能較好，但是矽元件則更易於進行整合，所以陣列收發器架構設計會以矽元件為主。
圖2 Anokiwave亞太區業務總監張肇強認為矽元件易於進行整合，陣列收發器架構設計會以矽元件為主。
由於衛星通訊使用頻段也朝高頻發展，為了改善高頻訊號的收發完整性，陣列天線可以說是毫米波頻段的最佳拍檔。張肇強說，曾經有大陸的客戶在遊艇接收裝置上採用超過4,000顆的收發器陣列設計，一般地面裝置至少也要使用1,000~2,000顆。另外，Anokiwave採用混合式波束成形(Hybrid Beamforming)設計，面對移動迅速的低軌道衛星，可以快速調整波束方向，架構的優點是設計彈性、效能與成本可以取得平衡。
網路架構平台串聯衛星通訊服務
而未來衛星通訊在應用上很可能落地於5G開放架構或企業專網，過去幾年積極經營資料平台的微軟(Microsoft)，已經成功轉型為雲端服務供應商，並透過收購Affirmed Networks及Metaswitch Networks這兩家重要的系統軟體廠商切入5G開放架構領域。
衛星通訊要能健康的成長，應用的發展才是核心關鍵，垂直產業應用也是目前業界認同的方向，台灣微軟物聯網卓越中心副總經理李啓後(圖3)強調，衛星通訊帶動全球通訊生態鏈的改變，若要落地並且取得長期的成長，硬體架構背後的軟體平台須扮演更加重要的角色，不僅負責各硬體系統的串聯，也協助資料處理與分析。
圖3 台灣微軟物聯網卓越中心副總經理李啓後提出衛星通訊帶動全球通訊生態鏈的改變，尤其是Global Connectivity。
衛星通訊可以大幅打破地域的限制，協助實現各種全球性的應用，李啓後形容，衛星通訊將全球性的網路在地化，會對網路與通訊的應用造成根本性的改變；另外，由於資料的大幅產生，許多應用透過資料分析與人工智慧(AI)，可以開創更多元的應用與市場，影像分析、邊緣運算就是具體的例子。
另外，微軟本身在這樣的趨勢之下，也透過平台、服務與產業鏈合作，李啓後說明，針對衛星通訊的發展，微軟發表了一系列平台化的服務，繼Azure Orbital衛星資料處理服務之後，更進一步推出Azure Space做為全球連結與資料分析平台，另外還推廣混合雲平台架構，透過單一平台可以管理多個公有雲，非常適合跨國企業的雲端應用，並強調資料安全性，不會在增加網路便利的情況下忽略網路安全。
切入衛星產業鏈長期投入決心不可少
台灣衛星通訊產業鏈，短期內仍著重在地面設備製造，包含零組件供應與系統組裝；附加價值高的衛星製造，則已有部分打入零組件供應，未來如果要進入價值鏈上游的系統整合，必須要有長期投入的決心，畢竟航太產品的規格與認證要求要深入研究，並跨過驗證門檻。 在地面終端的部分，預期未來會有較大規模的市場成長，但是由於現在衛星通訊業者都採用專用技術，所以相關產品出貨恐偏向客製化，是否具備經濟規模還有待觀察，長期而言仍然可以關注像是3GPP等國際組織標準的發展，未來5G與衛星通訊的互通與融合，可以形成更大規模的市場，與既有的行動通訊產品進行整合與應用，對於台灣產業鏈也會創造出更大規模的商機。