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Phase Tuner與AIP創新方案引領新變革 星相科技突破相位陣列天線成本/良率瓶頸

2025-07-31

相位陣列天線技術正處於關鍵發展階段。隨著5G商用化與低軌衛星通訊需求快速成長,這項能夠電子控制波束方向的技術變得越來越重要。然而,傳統設計方法的低良率問題,一直是產業發展的主要障礙。星相科技透過創新的技術架構,為這個長期存在的問題提供了解決方案,也為臺灣在全球天線產業中創造新的競爭優勢。

良率困境待解 創新技術突圍
相位陣列天線能夠透過電子方式調整波束方向,無需機械轉動即可追蹤訊號源,在衛星通訊與雷達系統中具有重要應用價值,已廣泛被用於平板天線設計中。但現今相位陣列平板天線的製造過程面臨嚴重挑戰,生產良率長期偏低。

星相科技執行長蔡忠旺表示,傳統平板天線的生產良率普遍只有5%到15%,即使是Starlink在初期也深受其苦。問題根源在於傳統架構需要將厚薄不均的多層電路板整合在一起,天線層較厚,而電路層和電源層較薄,這種結構在生產過程中極易產生翹曲和凹陷,導致晶片無法正常安裝。

當PCB需要布建上千個天線單元時,微小誤差會逐步累積放大。傳統設計採用H型布線確保訊號路徑長度一致,但在大規模天線陣列中,這種方法反而造成相位控制失準的問題。

星相科技與共同創辦人蔡作敏教授開發的相差陣列型相位調整器(Phase Tuner)技術,從根本改變了設計思維。這項技術直接控制相位差值而非絕對值,避免累積誤差。同時,在每個訊號分支節點放置晶片,整合訊號放大和相位控制功能,解決訊號分配過程中30dB的功率損耗問題。

星相科技執行長蔡忠旺表示,該公司創新的Phase Tuner技術架構,能實現更精確的波束控制,降低系統複雜度,並大幅改善生產良率。

模組設計革新 生產彈性倍增

除了提出Phase Tuner創新技術外,星相科技開發的AIP(天線封裝晶片)技術亦是另一項重要突破。這項技術將4個天線單元與放大器整合在晶片封裝表面,形成可擴展的標準化模組。每個模組能夠獨立運作,也能組合成更大規模的天線系統。

採用傳統波束成形器(Beamformer)設計陣列天線時,需要14層PCB的複雜結構,而星相的AIP技術可將其簡化為6層。主板只需處理控制電路,厚度均勻,有效解決板材翹曲問題。這種模組化設計提供了系統配置彈性,可根據不同應用需求調整規模,並支援線性極化和圓形極化的切換。

星相科技執行長蔡忠旺指出,Phase Tuner是星相發明的專有名詞,是一種Phase Difference Type的波束成形器。這項技術是從根本上重新定義相位陣列天線的設計方法。這種創新架構,能夠實現更精確的波束控制,同時降低系統複雜度,更重要的是大幅改善生產良率。

星相科技提出將Beamformer拆分為Phase Tuner與放大電路的創新架構,解決產業面臨的成本高、良率低、功耗大等難題。

市場需求湧現 鎖定衛星/軍用雷達

星相科技的技術推出時機,正恰逢市場需求快速成長期。蔡忠旺分析,Starlink在4年內累積了500萬用戶,顯示全球仍有大量未被滿足的通訊需求。此外,地緣政治的考量也驅使各國積極提升通訊韌性。而5G NTN(非地面網路)技術發展,亦可望促進衛星與地面網路整合,催生更多應用機會。

目前,星相科技在衛星通訊與軍用雷達市場已取得初步進展,並與攸泰、円通、衛普,及某國內電子五哥大廠等多家業者攜手,針對共同的最終客戶,一起完成用戶終端的開發與銷售。

在軍用雷達領域,星相規劃了兩階段發展藍圖。現階段已初步完成一個類似雷達應用解決方案,而第二階段的目標則是以三五族或其他製程,以低成本開發出國家急需的有源相控陣雷達方案。為此,星相科技今年也在經濟部產業發展署「智慧電子產業計畫推動辦公室(SIPO)」的協助下,申請「 驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)補助,期能加速第一階段軍用雷達的開發,以打造一套具備3GHz至Ka頻段寬頻偵測能力的有源相控陣雷達方案,實現遠距離探測能力。預計在2025年9月的國防展上,星相科技將展出其初步的開發成果。

蔡忠旺表示,若要有效控制軍用雷達的成本,並進一步發展相關產業鏈,核心晶片的自主掌握是關鍵。因此,星相科技期盼藉由晶創計畫的資源挹注,將其核心技術深植於軍用雷達領域,進而構築屬於臺灣的國產軍工產業鏈。

高頻應用興起 臺灣RF IC機會來了

蔡忠旺認為,臺灣正迎來RF IC設計的黃金時期。從2G時代到5G時代,射頻前端(RF Frontend)在手機中的價值持續攀升。其他無線通訊應用中,亦能看到類似的成長軌跡。對臺灣廠商來說,這是不容錯過的機會。因此,為了讓臺灣RF相關人才能有更多發展機會,星相科技也透過與學校產學合作模式,提供實踐機會,促進產業人才培養。

儘管高頻RF IC市場前景可期,星相科技作為一家新創公司,深知前方的成長之路仍充滿挑戰,亟需各方資源的挹注與外界協助。因此,對於SIPO在申請晶創IC補助計畫補助過程中給予的輔導深表感謝,無論是計畫書撰寫重點、產品差異的突顯,乃至查核點的設定,都有莫大的助益。蔡忠旺期盼,未來能更深入參與SIPO舉辦的各類媒合與產業交流活動,持續從中汲取養分,讓公司不斷成長茁壯,最終成為臺灣RF IC產業的中堅企業。

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