新一代通信標準「6G」的制定工作最早在2024年啟動。容易在市區連接的電波已經十分緊張，6G需要可靈活使用更高頻段的技術。NEC和富士通等日本企業都在大力開發支援高頻段的基地台用半導體，打算在無線通信領域提高存在感。

   

      「已經做好了創造6G未來的準備」，無線通信技術國際標準化組織3GPP在12月上旬表示，將與各個國家和地區的相關團體一起著手制定6G技術標準。將在2024年以後正式展開討論，並開始向基地台製造企業等徵集構成6G標準的候選要素技術。

 

  5G的10倍

  

      預計將於2030年前後普及的6G以實現每秒100GB左右的通信速度為目標，相當於現行「5G」的10倍。預計將在辦公室、工廠、醫院、教育等一線推動增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術普及。

 

 

      電波容易連接的1GHz以下頻段，被稱為「白金頻段（Platinum Band)」，已經分配給手機和電視廣播等。1G～100GHz頻段也被用於各種無線服務，空餘頻段很少。能夠確保6G大容量通信所需頻寬的只有超過100GHz的「亞太赫茲波（Sub THz）」等。

 

      頻率高、波長短的電波很難繞過障礙物，而且容易在空氣中衰減。存在的另一個課題是「（收發電波的）天線元件的面積較小，接收時的功率會下降」（東京工業大學教授岡田健一）。

 

      要在高頻段實現穩定通信，高性能半導體必不可少。2019年開始普及的現行「5G」基地台方面，NEC和富士通一直從外部採購半導體，但目前兩家廠商都在針對6G基地台大力開發自己的半導體。

 

      NEC於10月發佈消息稱，試製出了支援150GHz頻段（預計6G將會使用）電波的通信用半導體。將多個天線元件和用來增強信號的放大器等整合在了一個晶片上。據NEC介紹，這是全球首次成功開發出可在4個不同頻段同步發送大容量電波的天線一體型半導體。

 

 

      試製該半導體時使用的電路線寬為22奈米（1奈米為10億分之一米）的CMOS（互補金屬氧化物半導體）製造工藝也被用於生産相機的圖像感測器等。目前已經確立穩定的低成本製造技術，而且適合量産。

 

      NEC高管渡邊望説：「處理高頻電波時，基地台設備和半導體的設計密切相關」，NEC正在討論是否自己生産6G基地台用半導體，但同時稱：「重要的是自己擁有技術」。

 

      富士通也在開發可耐受高功率的室外基地台用半導體。為了能夠將容易衰減的高頻段電波傳送到遠方，半導體材料採用了耐久性高於矽的氮化鎵等材料。負責開發的關宏之就6G基地台用半導體表示：「自産是一種方法」。

 

   

      6G使用的不僅是亞太赫茲(sub-terahertz)頻段。在NTT DoCoMo參與6G技術開發的永田聰預測：「要詳細區分使用室外和室內不同的電波和基地台設備」。在市中心及建築物內，混合使用Wi-Fi等使用的「微波」（頻率在3GHz～30GHz）及波長更短的「毫米波」（同30GHz～300GHz）頻段的方案是很有可能得。

 

  「空中飛行基地台」

 

      NTT DoCoMo和NTT、NEC共同推進開發在室內分散設置支援6G頻段的小型天線的技術。目標是跟室外基地台一樣，在不同小型天線之間順暢接收與移動的智慧手機的通信。

 

 

      高頻段的電波難以通過牆壁和傢具。NTT DoCoMo還致力於研究反射高頻電波的建材及容易透過電波的窗玻璃等。還在面向難以設置基地台的山區和離島，開發沿平流層航行的「空中飛行基地台」。

 

      現在的5G也有部分智慧手機配備了支援毫米波的天線，但需要高密度設置很多基地台，尚未廣泛應用。為了普及處理更高頻段電波的6G，需要所有無線相關技術總動員。

 

  日企在5G基地台缺乏影響力，華為崛起

 

      全球無線通信相關專利使用費總額被認為每年超過1萬億日元。資金流入擁有實力專利的企業，可以在新一代技術開發競爭中佔有優勢。在3GPP承擔的新一代通信標準的標準化活動中，參與企業的利害會産生衝突。

 

      尤其是不可代替的標準必要專利（SEP）是否採用的自己的技術對從事基地台和通信用半導體的廠商而言是一大關注點。在1990年代推進標準化的「3G」領域，歐美企業佔有優勢，而2000年代以後中國企業明顯崛起。

 

      據日本調查公司Cyber Creative Institute推測，現在的「5G」領域，中國華為在標準必要專利總量中佔11.4％。超過南韓三星電子（份額佔9.2％）及LG電子（同8.9％）等，排到第一名。

 

      日本企業中，NTT DoCoMo（佔7.1％）排在第五名，但沒有基地台廠商和終端廠商進入前十。似乎與日本在標準化活動中的影響力低成比例，在2022年通信基地台市場上，NEC和富士通的全球份額合計也只佔2％左右。

 

      由於美國呼籲排除華為産品，西方各國之間紛紛從5G基地台採購方中排除華為。在本國內培育無線通信領域的實力廠商，擁有多種採購手段也成為經濟安全保障上的課題。

 

      加快開發6G技術的NTT繼2020年與NEC進行資本和業務合作之後，通過子公司NTT Innovative Devices（橫濱市）還對富士通的半導體設計子公司進行了出資。曾經在日本電信電話公社時代被稱為「電電家族」的企業群在6G時代將以新的方式再次集結。

 

  日本經濟新聞（中文版：日經中文網）土屋丈太

    

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