據麥姆斯咨詢介紹，手機通信系統通常每十年更新一次，目前，5G通信正在全球推廣，是時候為2030年規劃6G通信了！

賽道已然開啟

近日，蘋果公司針對6G無線技術發布了相關工作崗位的招聘啟示，蘋果在招聘信息中提到，該部門的使命是研究和開發下一代無線網絡通信技術，蘋果需要對高頻（GHz、THz）領域無線通信技術、智能手機和可穿戴設備的無線系統等方面都比較熟悉的人。而在工作經驗需求方面，蘋果提到了邊緣計算、機器學習、定位、測距等等。

事實上，全球很多國家2020年就開始了6G通信的實質工作，已經投入了超過10億美元。中國發射了一顆衛星進行了可能性試驗。芬蘭、韓國和中國在研究將成為6G核心的太赫茲電子器件方面特別活躍，而印度等其它國家也取得了出色的研究成果。

支持芬蘭及其合作伙伴的歐盟研究經費超過了3.5億美元，顯然這是動真格的。盡管很多東西幾乎還沒有確定（甚至頻率），但是關于6G的目標和挑戰可以說是雄心勃勃。英國知名研究公司IDTechEx在本報告中對未來20年的6G通信及其發展進行了深入調研和評估。

6G無線技術需求

遠超5G的期待

5G的功能遠遠超過了智能手機及個人電子產品的需求。6G更是如此，物聯網通信的意義可能比人際通信更重要。因為，全世界可以互聯的“物”，遠超人口數量！

6G的基本功能和規范至少應包含傳感、定位、邊緣計算、高清成像，當然，還有通信的需求。對人類來說，6G的反應時間幾乎是瞬時的。第一次，移動設備將沒有cell-to-cell的切換，不會再有服務丟失的問題。

大幅的改善

為實現雄心勃勃的6G目標，需要重點關注六個參數：
● 首次真正意義上無處不在的3D覆蓋，萬米高空、太空以及水下。
● 數據速率超過100 Gbps，100倍的超高容量。
● 無功耗或低功耗、低成本的邊緣設備。
● 始終低延遲，響應速度<1 ms。
● 可靠性99.99999%，安全、私密、迅速恢復能力。
● 每平方公里1000萬臺設備的大規模連接。

躍入“太赫茲間隙”

6G的關鍵參數至少將比5G好十倍，主要是因為頻率將至少高出十倍。這意味著未分配的275 GHz到10 THz太赫茲波段。這是物理學的“狂野西部”，這個頻段的組件很少，產生的信號也很微弱，被工程師們稱之為“太赫茲間隙”。

5G vs. 6G設備的硬件性能

為此，最初的實驗通常在相對更容易的一端進行——100~300 GHz。美國聯邦通信委員會（FCC）提出在116~246 GHz之間的一些頻段上正式設置“實驗區”。6G的推出可能會像5G一樣，先從相對容易的頻率（275 GHz？）開始，之后再遷移到具有挑戰性的更高頻率（1 THz），以獲取最高的性能。

最終的太赫茲頻率不太可能高于1 THz，因為在那之后，波束的大氣衰減會上升到嚴重的水平，而且相關組件的開發也將變得極具挑戰。

現在的問題，未來的商機

● 太赫茲（THz）頻譜位于微波和紅外線之間，但由于其能量低，科學家一直很難發揮其潛力。

● 用于更高頻率的前端和調制解調器芯片。競爭技術包括GaAs、GaN、InP、SiGe、全耗盡絕緣體上硅（FD-SOI）CMOS。

● 前程/回程：超高容量連接，可利用太陽能連續飛行5年的高空太陽能無人機。中國、德國/法國、英國和美國已經在空中進行了連續飛行數周的試驗。其中一些將是無人駕駛飛艇，法國/意大利研發的新一代平流層飛艇Stratobus將于2021年發射，其繞艙體安裝的圓環會使飛艇旋轉，從而使其聚光太陽能板始終面對太陽。此外，也需要歐洲和美國SpaceX公司正在部署的數萬顆近地軌道低軌衛星。這些飛機和衛星都非專門用于6G，但它們對于部署6G是必不可少的。

● 異構硬件限制了到單一平臺的復雜集成。

● 邊緣網絡設備的性能。

● 三維網絡的復雜資源管理。

● 頻譜和干擾管理。

● 太赫茲大氣吸收。

● 太赫茲波束管理。

● 物理層安全。

● 太赫茲建模。

● 成本控制。

現在，我們能做哪些預測？

6G將首次通過信號提供能量，實現無電池設備。物與物的連接蓬勃發展到以數十億計，節點能量采集從無望到充足。憑借6G，傳感、定位和分布式智能首次成為基本概念和設計的核心。

許多所需要的基本新硬件還有待開發，例如，軟件可編程的超表面，足夠的太赫茲晶體管，以及能夠在平流層連續飛行五年的太陽能無人機等等。數以萬計的超低軌道衛星必須部署，這將是一場爭奪國家利益的競爭。為此，政府和企業將投入數百億美元，以創造數萬億美元的可能收益。

那么，我們如何在這個非常早期的階段把握6G趨勢？IDTechEx提出，對于智能手機，可以利用IDTechEx關于5G技術的預測，并將時間線提前11年。5G和6G功能的重疊將相當可觀，至少7年。

IDTechEx關于6G與5G智能手機出貨量的預測

材料供應商的新機遇

高附加值材料供應商將看到石墨烯和超材料在熱、光、電和電子功能方面變得非常重要。在5G中廣泛使用的lll-V族化合物將變得更加重要。還有價值數十億美元的器件和材料業務值得期待。

6G中廣泛應用的材料將包括石墨烯和超材料（超級電容器、熱平衡、天線、超表面等）以及許多不同的lll-V族化合物（HEMT晶體管、THz二極管、襯底、能量收集、太陽能飛機等）。

2021~2041年發展路線圖

IDTechEx給出了邁向6G的可能路線圖。

2021~2041年6G發展路線圖預測

本報告以IDTechEx最暢銷的5G研究報告為基礎，通過多語言博士分析師的全球實地調研，側重商業和市場發展，而非歷史或學術研究，報告的介紹形式主要是易于吸收的新穎圖表、表格和圖片等。

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