「5G產業化、產業5G化」不再是口號，這波5G成長特別明顯的感受在於產業推動者為搶占有利地位，積極推動5G發展的力道，5G手機出貨量報喜，帶動關鍵零組件產業鏈熱絡發展，2020年廠商積極卡位迎接5G商機。
5G正式上路，原先被預期將經歷漫長的發展期，自2019年4~6月開始的商轉體驗多半為負面消息，不過在韓國、英國、美國等率先商轉市場的推動之下，儘管5G網路體驗並未大幅改善，下半年5G手機的出貨情況卻不斷加溫，產業研究機構年初預測5G手機2019年出貨量僅約100多萬台，歷經兩次加碼，10月分預測年度出貨量約930萬台，相較過去前幾代行動通訊產業發展歷程，5G的市場進展異常驚人。
觀察5G手機的發展，除了三星於韓國市場獲得官方支持，以大規模補貼刺激消費者嘗鮮之外，5G由於涉及領域廣泛，2019年下半年已經逐漸形成5G科技競賽，「5G產業化、產業5G化」不再是口號，這波5G成長特別明顯的感受在於產業推動者為搶占有利地位，包括：政府、電信營運商、5G關鍵零組件業者、5G終端產品製造商等，積極推動5G發展的力道。本文將從5G手機發展現況與展望、關鍵零組件發展趨勢等觀察5G產業前景。
5G手機出貨量2020年爆發
韓國在多年前就宣示投入5G並取得產業領導地位的決心，近日其龍頭廠商三星也在台公開分享，該公司投入5G約10年，擁有2,500多項核心技術，韓國5G開台僅7個月，已經累積400萬用戶，主要原因為南韓5G覆蓋率達85個城市，且有比4G更具吸引力的資費，數據使用無限制，加上5G手機補貼吸引了更多早期用戶。另外一份針對韓國5G產業發展的研究也指出，韓國經過長期的準備，而且義無反顧地投入，扭轉了過去半年各界針對5G發展停看聽的態度，目前在南韓首爾地區，5G網路峰值速度高達1.4~1.5Gbps，平均網速也有300~500Mbps，5G用戶每月網路流量約29GB，高於4G用戶的8GB。
而根據工研院產科國際所研究指出，5G產業化運動在2019年下半年更加如火如荼，已有超過60個國家完成或宣布進行5G釋照；截至2019年9月，市場已經推出129款5G終端，包括41款手機、37款5G CPE/Hotspot、28款5G模組以及5G平板、筆電、無人機等。在已經開台的國家地區中，也已經有高達56個營運商推出5G電信服務，主要應用鎖定高畫質影音。
智慧手機產業因為發展逐漸成熟，近年整體出貨量成長性出現停滯，產業規模維持在15億支左右，甚至幾度出現負成長。不過2019年下半年的5G手機出貨量來得又急又猛(圖1)，工研院產科國際所分析師呂珮如指出，2020年5G手機出貨量將從930萬台成長至1億5340萬台，成長率高達1,549%，在手機產業的市占率從2019的0.6%，快速拉升到10%，2021年成長率也高達83%，出貨量預計達2億8130萬台，滲透率17.9%，2022與2023年也將維持30%以上的高成長率，甚至有部分研究單位更加樂觀，將2020年的5G手機出貨量喊到2~3億支。
圖1 2018~2023年5G手機產業發展趨勢
資料來源：工研院產科國際所(10/2019)
5G手機市場插旗進入白熱化
目前各大手機品牌廠皆已推出5G機種，包括：Samsung、LG、小米、OPPO、中興、1+、華為、聯想與Vivo等。以2019年全球智慧手機市占率第五的Vivo為例，其NEX 3 5G手機已在各地搶先上市，NEX 3規格為屏占比高達99.6%的6.89吋Super AMOLED 1080×2256 FHD+螢幕、Qualcomm S855+處理器、6,400萬畫素F1.8 + 1,300萬F2.2廣角/微距+1,300萬F2.4長焦/人像三顆鏡頭配置、1,600萬畫素前置鏡頭、8GB RAM + 256GB ROM組合與4,500mAh電池容量。台灣、香港目前5G網路都還沒商轉，但該手機已推出上市，以4G價格並使用4G網路功能，「高規低賣」插旗意味濃厚。
Vivo 5G研發中心總監秦飛(圖2)說，該公司預計2020年再推出至少5款5G手機，以2019年下半年產業的氛圍來觀察，2020年將是5G手機大爆發的一年，年初的世界行動通訊大會MWC上，Qualcomm已經宣布要推出整合應用處理器與Modem的5G SoC平台Snapdragon 865(圖3)，各大手機品牌主力的5G手機勢必搭載該平台傾巢而出。
圖2 Vivo 5G研發中心總監秦飛說，5G是產業發展重心，Vivo 2020年將再推出至少5款5G手機。
圖3 Qualcomm Snapdragon 865即將於2020年第一季發表，將是該公司首款5G SoC
5G手機已經成為各家廠商2020年之後推動的重點，三星在韓國市場的成功經驗，已經讓其站在有利的位置，呂珮如表示，未來三星將結合各地電信商方案，創造先行者優勢，一來有助品牌轉換，二來可以拉高獲利空間。另外一家龍頭華為受美中貿易戰影響，積極籌建本土化的關鍵零組件供應鏈，也更加深入經營中國市場，希望在5G時代可以強化鞏固自家後院。
2020年5G手機的另一個觀察重點就是Apple的iPhone，在Android陣營5G戰爭已經如火如荼的狀況下，各界都認為下一代iPhone就是5G版本，2020年9月5G iPhone如期現身更加會帶動5G手機產業的發展。5G手機競賽正式啟動，帶動5G關鍵零組件產業鏈布局與發展，由於5G手機各項效能表現皆較4G手機提升，相關廠商也期待藉由5G手機的發展帶動未來產品的出貨量與毛利率。
5G關鍵零組件產業鏈忙布局
在5G手機關鍵零組件基頻晶片部分，根據產業研究機構Strategy Analytics研究指出，高通、海思(HiSilicon)、聯發科、三星和英特爾在2019年第二季占據全球蜂巢式基頻處理器市場的前五名。高通2019年第二季市占率約43%、海思15%、聯發科則為14%。在Intel已經宣布退出市場的情況下，Android陣營5G核心處理器將剩下四家廠商，待iPhone 5G手機發表，蘋果的核心處理器將占據一席之地，而基頻晶片是否如先前市場研判由蘋果自家與Qualcomm共享也將是觀察重點。
5G通訊升級不僅顯現在行動電信與應用服務上，對智慧手機硬體也帶來改變，包含處理通訊訊號的基頻晶片、射頻前端、天線等零組件，以及在考量抗高頻傳輸損耗、降低電磁屏蔽、散熱等議題，衍生對印刷電路軟板的材質要求、對手機機殼材質的挑選限制及散熱技術的精進，種種都將隨5G導入迎來產業鏈關鍵元件的新變革，同時也將刺激新一波的零件商機。
2019年5G核心晶片高通與三星採取基頻與應用處理器分離的設計，並導入毫米波，聯發科與海思則採取支援中低頻Sub-6GHz的解決方案，並將基頻與應用處理器整合成SoC，現階段看來mmWave由於訊號接收問題尚待克服，基礎建設與MassiveMIMO、Beamforming設計技術需要進一步完善與支援，2020年核心晶片SoC將是主流，Qualcomm的865是否將排除高頻模組只整合中低頻段，將是觀察重點。
深入分析關鍵零組件的成本(圖4)，呂珮如提到，4G高階手機的射頻模組成本約19.3美元，5G的射頻模組成本約34.4美元，成本提升80%左右，尤其是濾波器從SAW濾波器換成成本較高的BAW濾波器；基頻晶片部分，5G解決方案約150美元，相較之下目前的4G解決方案都不到100美元，也有50%~100%的價差；5G手機天線數量也會大幅提升，從4G手機的4~6根增加到6~10根，同樣墊高成本；另外，5G手機散熱問題更加嚴重，散熱模組的成本將從3~5美元，增加到8~10美元。
圖4 5G/4G智慧手機關鍵零組件成本
資料來源：工研院產科國際所(10/2019)
應用發展與使用者體驗強化產業體質
5G手機效能的提升固然讓關鍵零組件產業鏈再次活絡，而從目前市面上的5G手機來觀察，大部分都是各廠商的旗艦機種，許多機種產品售價超過千元美金，以平均單價而言，呂珮如指出，2019年5G手機約687美元，2020~2021年還維持在675與638美元的高檔，超過新台幣2萬元，隨著出貨量提升，2022年可望降低到534美元，2023年會進一步降低到482美元的水準。由於大部分關鍵零組件成本提升，造成5G手機單價高不可攀，是否影響接下來幾年的市場推廣，值得持續關注。
對於手機業者而言，技術挑戰日益嚴峻，秦飛坦言，5G手機設計在天線、散熱、電路布局與電池容量/耗電部分都非常棘手，Vivo NEX 3已經採用6支5G天線，未來隨著傳輸速率提升或毫米波頻段的導入，勢必放入更多天線，為了在有限的手機空間中納更多天線，Vivo也開發專利的AiA(Antenna in Antenna)技術，在體積較大的4G低頻天線中，透過穿孔放入體積小的毫米波天線，由於高低頻率差異頗大，訊號本身不容易出現干擾，天線金屬間再使用絕緣材料隔離避免EMI干擾即可。
而在散熱設計上，秦飛解釋，NEX 3導入多層石墨散熱片(Multi-layer Graphite Heat Sink)、碳纖維導熱片(Composite Carbon Fiber)、鋁合金中框、液冷均熱板(Vapor Cooling Sheet)等多項結構解決手機的發熱問題。為爭取更多空間，元件與電路布局已大量採用3D堆疊構裝方式；電池容量不斷提升，未來勢必超過目前4,500mAh，期待元件技術進一步強化省電設計，以解決手機效能提升增加的耗電量。
展望未來三年，全球智慧手機市場可望因5G新機帶動出貨2~3%之年成長，而5G智慧手機預期在2020年有明顯拉貨，一則預期來自全球5G頻譜資源配置大致底定，二則從上游晶片端來看，主要手機晶片業者規畫5G SoC量產期落於2020上半年。因此，預估2020年將藉由品牌商5G新機以及電信商5G購機服務的補貼方案，可望帶來智慧手機的新動能。同時零組件與品牌業者也將持續致力5G手機成本的降低，以吸引消費者青睞。
另一方面，5G關鍵零組件成本大幅提升，是否也能有效帶動終端產品的售價提高，目前則是未知數，比較嚴峻的問題是，若5G的消費者體驗與應用不能持續改善，市場可能只期待以4G手機同等價格獲得5G手機，手機廠商若不能快速衝刺出貨量並推動關鍵零組件成本降低，便會形成另一個5G陷阱，造成廠商大舉投資押寶5G，卻不能改善毛利率，不消幾年，可能拖累5G產業的整體發展。因此，5G既然已經成為產業趨勢，跑得更快或許是不掉入上述陷阱的重要策略。