通信網路產業鏈簡介
通信網路產業為一群開發利用有線或無線傳輸以接受符號、信號、文字、影像、聲音與其他訊息之廠商,產業鏈上游為組成各類通訊終端之零組件供應商,下游則為各類終端應用產品與服務之供應商。
一、上游:
通信網路產業上游產品包含網路IC晶片、射頻IC晶片、微處理器、衛星通訊/定位與感測器晶片、記憶體、主/被動元件、印刷電路板、散熱片與天線、塑膠/金屬機殼與網路線材等相關通訊產品零組件,主要使用在各種通信網路產業的下游設備內。
臺灣業者在全球寬頻終端產業占有重要地位,包括xDSL數據機、Cable Modem、PON CPE、Wi-Fi企業/家用路由器、行動接取CPE、小型行動基地台(Small Cell)、企業交換器、AIoT產品等上游主晶片與零組件,以及下游網路終端之品牌或代工業務。在主晶片部分,有線/無線網路晶片可分為廣域網路(Wide Area Network, WAN)與區域網路(Local Area Network, LAN)晶片,其中,有線WAN端以xDSL(數位用戶迴路)、Cable Modem(同軸電纜)、FTTH(光纖)技術為主,無線則以4G LTE與5G技術為主。有線LAN端包括乙太網路、PLC(電力線通訊)與MoCA(同軸電纜多媒體聯盟)等,無線LAN端則以Wi-Fi為主流。此外,個人區域網路(Personal Area Network, PAN)也有藍牙(Bluetooth)、ZigBee、UWB與NFC等技術。
在DSL晶片發展上,國際標準組織、晶片與系統業者已推出基於VDSL2 Vectoring技術的方案,讓DSL朝下行傳輸速度100Mbps以上發展;另外,目前主流的G.fast標準可在100公尺距離內傳輸高達500Mbps~1Gbps下行速度。國際xDSL晶片業者有Broadcom、MaxLinear與Sckipio等業者投入,臺灣廠商則有瑞昱半導體推出相關的產品。
Cable Modem晶片現以DOCSIS 3.1標準為主流,理論傳輸值為10Gbps下行與2Gbps上行頻寬。2018年起美洲與歐洲的主要有線電視業者包括Comcast、Charter、Cox、Liberty Global與Vodafone等已接續在服務據點展開大規模DOCSIS 3.1的網路升級部署,持續拓展家庭市場與中小型企業用戶。Cable Modem晶片業者以美國Broadcom、Maxlinear兩家廠商為主。
FTTH主流技術為被動光纖網路(Passive Optical Network, PON),兩大陣營為ITU主導的GPON(Gigabit PON)與IEEE推動的EPON(Ethernet PON)。由於GPON以及其後續的標準在網路管理與影音服務等支援能力較佳,獲得全球多數電信業者導入,成為市場上PON主流規格。目前,亞洲包括日本與中國大陸既有的EPON網路在10G標準發布與產品成熟後,指標業者如NTT、KDDI、中國移動與中國電信等電信商已導入10G EPON產品進行固網升級。另一方面,2018年起ITU陣營之10G XGS-PON標準已開始由歐美與中國大陸電信業者包括AT&T、Orange、Telefonica、中國移動等進行布建;2021年起更因為英、美、義等已開發國家推出全國偏鄉寬頻補助基金,吸引眾多電信商/有線電視業者紛紛投資光纖網路。晶片業者部分,包括Broadcom、MACOM、Maxlinear、Qualcomm、Sanechips、瑞昱半導體、達發科技等晶片商已陸續完成並推出新一代10G PON平台之產品。
無線廣域網路在4G LTE與5G世代由3GPP主導各代標準以「Release」為序號來發展。2017年3GPP發表的Release 13主題包括4G、5G技術以及NB-IOT、eMTC(LTE-M)與EC-GSM-IoT三項IoT標準,其後的Release 14與15版本也在2018與2019年陸續發表。主要以5G技術開發為主的Release 16版本則於2020年正式發表,針對5G網路基礎能力與運作效能、小型基地台與各類垂直應用通信場景等主題進行補充設計或者規格深化。而Release 17受到新冠疫情影響導致時程延後至2022年完成,此版本針對5G物聯網(RedCap)、衛星通訊、5G網路切片等技術持續精進。2024年正在進行的Release 18版本可稱為5G Advanced,加入了AI/ML等技術,為後續的6G行動網路標準進行規劃。
在無線廣域網路(行動通訊)終端晶片業者部分,Qualcomm與聯發科為主導業者,Samsung與中國大陸業者也積極投入市場,並與品牌系統商/手機業者、行動電信商密集進行5G商用網路測試,協助各國行動電信商從2019年起開啟5G網路世代。在4G與5G的核心網路與行動基地台部分,包括Cisco、Ericsson、Huawei、Nokia、Samsung與ZTE等Tier 1業者多採用專屬ASIC/FPGA晶片的模式,部分也與Intel、NXP等晶片大廠合作,推出核心網路設備與各型基地台。值得一提的是,2020年底美國SpaceX公司的星鏈(Starlink)低軌衛星(Low Earth orbit,LEO)新型態寬頻服務開始在北美地區商用,隨著營運國家的擴增,以及OneWeb等其他服務商加入,帶動新的衛星通訊晶片需求。
無線區域網路則以Wi-Fi為主導技術,標準演進已從2.4GHz頻段的802.11n(Wi-Fi 4)世代發展至整合5GHz頻段的802.11ac(Wi-Fi 5)與802.11ax(Wi-Fi 6),並以雙頻共存的模式發展。2021與2023年,IEEE與Wi-Fi陣營分別發表Wi-Fi 6E與Wi-Fi 7標準,期間並鼓吹各國開放6GHz頻段,在可用頻寬持續擴充下,引領Wi-Fi朝更高速化發展。包括Broadcom、Qualcomm、NXP、聯發科、瑞昱半導體等晶片業者均積極開發新一代Wi-Fi 6E以及Wi-Fi 7平台。另外,鎖定IoT應用的802.11ah(HaLow)標準也已發表,並進入產品認證與商用階段。最後,為符合行動通訊裝置內無線技術整合性發展與降低成本需求,無線晶片業者將Wi-Fi、Bluetooth、GPS、FM、NFC等技術整合成單晶片,搭配先進半導體製程提供多重無線技術支援,因此高傳輸效能、低功耗、小體積等特徵已成為Wi-Fi晶片大廠主要產品發展趨勢。
二、下游:
通信網路產業下游可區分為網路設備、光通訊設備、無線通訊設備、有線通訊設備及電信服務業等五大類:
(一)網路設備:主要接取端產品有網路卡、數據機、閘道器、路由器、交換器與機上盒等,可概分成家用與企業用領域。隨著雲端資料中心發展、4K/8K影音內容持續普及,以及物聯網、行動裝置快速滲透到各國市場,包括4G/5G數據機(FWA CPE)、行動路由器(MiFi)與無線模組,以及xDSL Modem、Cable Modem、PON ONU、高階家庭閘道器與交換器等需求持續增加。另外,新興智慧家庭應用與家庭串流影視服務蓬勃發展,帶動OTT機上盒、Wi-Fi Mesh路由器/中繼器、智慧音箱與各類AIoT智慧家庭終端產品的出貨。
(二)光通訊設備:主要產品包括光纖電纜、光主被動元件、光傳輸終端設備等。因全球寬頻用戶持續增加、雲端運算產業興起,近幾年加上新冠肺炎疫情帶動的在家工作/上課需求,各國電信業者積極提供高速網路服務以支援遠距教學、視訊會議、影像監控等應用,帶動光通訊設備需求。另一方面,Amazon、Microsoft與Google等雲端服務大廠也持續建置全球資料中心,發展生成式AI技術,並與各國電信業者合作邊際運算應用,也使得光通訊零組件獲得新的成長動能。整體來看,FTTH與5G高速網路帶動PON終端、光收發器模組產業成長,挹注最後一哩與行動前傳網路市場增長;而資料中心續增的內部高速網路傳輸與聯外需求,則帶動了100G/400G光收發器、主動式光纖纜線(AOC)等產品發展。現階段臺灣投入在光通訊領域之業者甚多,主要產品包括上游光通訊晶片與BOSA on Board次模組、FTTH用/資料中心用/行動基地台用的光收發器與其他主被動光元件、光譜分析儀等產品。
(三)無線通訊設備:主要產品包括行動電話、衛星導航系統、衛星與微波通訊設備等。目前,市場主流之無線通訊設備為智慧型手機,以國際大廠Apple、Samsung居於領先地位,中國大陸業者包括Honor、Huawei、OPPO、vivo、Xiaomi與ZTE等積極開發新產品,並已成功跨足國際市場,品牌業者競爭持續白熱化。而由於手機發展已經十分成熟,因此無線通訊產業指標業者也正投入新興產品,包括智慧手錶/手環、AR/VR頭戴式顯示器,以及車用影音娛樂系統、車用無線通訊模組、車用感測器與雷達等設備的開發。另一方面,在5G行動網路已經商用後,覆蓋範圍更大的低軌道衛星(LEO)發展受到注目,SpaceX、OneWeb等國際業者已陸續推出商用服務,並持續將更多衛星發射至太空,因此也釋出了包括衛星本體、地面接收站與用戶端接收裝置等採購需求。
(四)有線通訊設備:包括類比與網路電話機、傳真機、網路攝影機等,臺灣通訊廠商在此範疇中,主要發展的產品領域有網路電話、整套網路語音系統如網路電話閘道器、網路視訊會議裝置等用戶端產品。由於近年網路電話產業走向軟體化、雲端化發展,加上社群通訊應用普及化,企業通訊市場轉由Cisco、Huawei與Microsoft等國際大廠主導,同時Slack、Zoom等新創視訊會議線上平台業者崛起,相關硬體生產廠商發展空間受到擠壓,包括VoIP閘道器與IP PBX等業者正嘗試整合行動與社群的通訊應用軟體推出新產品。
網路攝影機應用多元,臺灣廠商對此投注大量研發資源。由於技術與關鍵零組件發展成熟導致製造成本下降,加上各國政府積極加強社會安全政策、各類智慧家庭業者力推安防服務等因素,以及2020年起因為COVID-19疫情讓各國政府、企業與家庭對於遠端監控需求提升,產品正快速進入消費者與企業市場而維持成長。臺灣廠商在網路攝影機領域,技術研發已具備實力,因此除整機代工業務外,業者也積極耕耘品牌與國際通路,藉由自行開發晶片、網路監控錄影主機、AI影像辨識軟體與雲端管理系統等進階功能,發展整套智慧監控方案,提升產品附加價值與競爭力。
(五)電信服務業:在固網通訊部分,根據資策會MIC的統計,至2023年底,全球固網寬頻用戶已達到13.1億戶,其中FTTx突破六成比重。在行動通訊部分,根據設備大廠Ericsson估計,至2023年底全球4G用戶達到51.3億戶,同期5G則為15.7億戶。
在有線寬頻服務的網路建設方面,近兩年包括美、英、法、德、義等國政府提出高額網路建設基金,鼓勵國內電信商升級現有網路,朝全國多數家庭都能接取100Mbps甚至更高速的Gigabit等級寬頻服務。整體而言,各國寬頻服務商積極升級網路,除滿足家庭成員在家工作/上學/娛樂基本需求,並且開發新一代的智慧家庭服務,透過「All in One」的套裝服務(固定/行動上網、語音、影音、智慧家庭)提升每用戶平均收入貢獻(ARPU)與黏著度。
前瞻2024年有線寬頻市場發展狀況,在FTTH部分,全球光纖上網用戶數最多的中國大陸,在政府推動「十四五(2021~2025年)」計畫下,當地三大電信業者正進行雙千兆(行動/固網都達到Gigabit)布局並且提出新的設備採購標案,固網的規格多以10G PON(包括IEEE的10G PON標準與ITU的XGS-PON標準)為主來與5G搭配。西歐與美國的寬頻服務商則受益於政府網路建設基金補助,則多選擇以10G XGS-PON為網路升級技術。而在xDSL部份,面對FTTH成為主流的趨勢下,整體市場需求與規模正持續下滑中;Cable Modem則聚焦在歐美市場,由大型有線電視業者支持下,採購具備Gigabit傳輸能力的DOCSIS3.1設備,部分業者包括Comcast與Liberty Global等並已朝DOCSIS4.0開始升級。綜觀整體寬頻設備市場規模,在規格升級與寬頻服務商高速網路寬頻服務布局下,呈現平穩成長之態勢。
在行動寬頻網路方面,根據全球行動通訊供應商協會(Global Mobile Suppliers Association, GSA)之調查,至2024年第一季,全球共有824家營運商推出4G LTE服務,其中,2019年起推出的進階版本4G LTE(LTE-Advanced)網路,全球有372家營運商投資,當中並有341個網路已經商用;VoLTE則有336家營運商投資,301個網路商用。另一方面,各國營運商也正積極投入與擴大5G網路建設,據GSA的數據,全球共有175個國家、585家營運商正投資5G網路,其中118個國家內的310家營運商已推出5G商用服務(49家建置最新的5G SA網路),5G FWA則由71國、153家業者營運中。由於5G除採用既有2G/3G/4G世代的頻段外,多國政府並釋出包括Sub 6GHz、毫米波頻段(28/39GHz等)。在5G網路持續建設下,市場已有超過2,600種5G商用裝置,其中以5G手機占52.4%為最高。
此外,低功率廣域網路技術(Low Power Wide Area Network, LPWAN)成為電信商發展IoT服務的重要選項,在先行標準包括LoRa、Sigfox之外,3GPP發表的NB-IoT與LTE-M標準也已獲得多國主要行動電信業者導入。至2024年第一季,全球有68國、147家營運商建設或推出了NB-IoT或者LTE-M服務,並有982種裝置支援上述服務的運作。值得注意的是,針對企業推出的行動專網(Private Network)也在發展中,支援工廠、醫院、教育機構等領域在新型態連網應用的需求。據GSA統計,目前有77個國家、1,384個專網正在運作中。
在區域網路方面,主流標準Wi-Fi應用產品在2023全年由於包括Smart Phone、PC、Tablet、Smart TV等產品受到全球經濟表現欠佳、庫存調整下,整體出貨表現受到影響。但2024年除了Wi-Fi 7新標準有望帶動換前述產品的換機潮之外,各類家用IoT裝置受惠於在家上班商機,加上近年興起的穿戴式裝置以及車用市場受到新產品推出、大廠投入、AI等技術加持因素下,將有機會讓全球Wi-Fi設備出貨有更好的成長動能。其他短距無線技術部份,Apple自2016年底發表真無線藍牙耳機(True Wireless Stereo, TWS)AirPods以來,市場從2018年起持續成長,並帶動藍牙晶片、品牌耳機業者與手機品牌商等積極投入布局TWS耳機與搭配之充電盒,已成為藍牙陣營中的重要應用產品。
最後,2024年CES、MWC兩大展會,從各類消費性電子、汽車、通訊系統等設備,主題都聚焦在人工智慧,以及相關的應用產品與服務上。由於AI(包括生成式AI)需要更充沛的運算資源來支持,也連動到市場對於各種有無線高速網路設備傳輸需求。而國際資料中心業者面對生成式AI風潮下,包括Amazon、Microsoft、Google與中國大陸資料中心業者除增加在各國建置資料中心的數量外,也同步升級資料中心運算資源,採購新一代的GPU與相應的伺服器等設備,以支援更多後續AI創新應用。對通訊產業而言,這也為包括通訊晶片、交換器、伺服器之間的光/乙太網路通訊模組等產品帶來新的商機。