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【創新台灣】3.4 聚焦次世代通訊與量子科技,鏈結印太重要產業聯盟

陳俊儒/工研院產科國際所資深研究員


圖片來源:AdobeStock


壹、問題意識


一、美國加強印太戰略,對中國大陸升級為全面性的國際戰略競爭


美國白宮於2022年2月推出《美國印太戰略》(Indo-Pacific Strategy of the United States),描述美國欲主導建立印太新秩序,並設立五大目標,包括「推進自由開放的印太地區」、「在區域內外建立關係」、「推動地區繁榮」、「加強印太地區安全」、「建立區域內抵禦跨國威脅的能力」。《美國印太戰略》針對中國大陸的意圖明顯,其內文提到:「中國大陸正在結合其經濟、外交、軍事和技術力量,在印度-太平洋地區追求勢力範圍,並尋求成為世界上最具影響力的大國。中國大陸的脅迫和侵略橫跨全球,但在印度-太平洋地區最為嚴重。」


近年來中國大陸為實現中華民族偉大復興的中國夢,2013年推出《一帶一路》戰略,欲建立有利於經濟發展的國際環境,並企圖改變世界政治和經濟的版圖;2015年發布《中國製造2025》政策,欲邁入製造強國行列,並企圖在智慧製造取得世界領先地位;2016年發布《國家創新驅動發展戰略綱要》,要將中國大陸建成世界科技創新強國。中國大陸積極擴展國際政治、經濟和科技的影響力,主導以達支配地位的企圖心強烈,明明地顯示中國大陸不只是想要彎道超車,更期望積蓄實力直道超車,這已經強烈地威脅到美國的全球領導地位。


為維繫全球領導地位,美國在川普政府時期,於2018年3月以「中國大陸偷竊美國智慧財產權和商業秘密」為由,對中國大陸銷往美國的1,300項貨物課徵600億美元的關稅,揭開了美中貿易戰的序幕。繼貿易戰之後,美國擴大至科技戰,對中國大陸採取了一系列的科技圍堵的戰略行動,例如將多家中國高科技公司列入出口管制實體清單(Entity List);禁止美國政府機構或美國官方合作單位採購與使用危及國安的中國大陸廠商技術與設備;限制中國大陸公民和華裔科學家在美從事敏感科技研究等。到了拜登政府,更是推動《美國印太戰略》加強與盟友合作,對中國大陸升級為全面性的國際戰略競爭。


二、6G與量子科技將成為印太地區科技戰的一級戰區


《美國印太戰略》強調民主、自由、人權等原則,在前瞻科技的部分著墨不多,淡化了以往美中科技戰的緊繃感。然而前瞻科技的發展,與印太戰略的開放、互聯、繁榮、韌性和安全五大目標息息相關。美國要在未來十年內積極布局,形成對印太地區的決定性走向,中國亦將奮力突圍,可預料美中科技戰將在印太地區掀起更大的波瀾。


過去中國大陸華為在5G快速進展,成為全球5G霸主的企圖心明顯,此舉威脅到美國在世界經濟、科技的領導地位,甚至威脅到美國的國防安全,故繼美中貿易戰之後,在5G戰場吹響了美中科技戰的號角,並擴散至人工智慧、超級電腦等領域。預期印太戰略接下來的決定性十年,特別是影響國家安全與發展利益的敏感科技,例如次世代通訊6G和量子科技,將會成為印太地區科技戰的一級戰區。


1. 6G


第六代行動通訊系統(The 6th Generation Wireless Systems),簡稱6G,為現今5G的延伸,預期6G技術會有很大的程度優化並改善5G技術,按照過往行動通訊技術約每十年的演進歷程,預估2030年6G將可實現商用化。在萬物互聯的情境下,6G可將各種設備、數據、應用服務、城市服務等相互連結,建構一個無縫相聯的通訊環境,實現人與萬物聯網的智慧生活。


美國鑒於在5G開發競賽落後於中國大陸,為避免6G的發展重蹈覆轍,美國電信產業標準聯盟(Alliance for Telecommunications Industry Solutions, ATIS)於2020年10月集結北美主要電信業者、國際系統設備大廠成立『Next G聯盟』,成員亦有歐、日、韓、台等國的研究機構,以及基礎設施、半導體供應商等。聯盟的目標在於塑造6G技術研發與標準化、網路架構、系統設備以及最終部署等,其去中化立場鮮明。


此外,美國總統拜登和日本首相菅義偉於2021年4月達成共識,聯合投資45億美元用於研究、開發、測試和部署安全網絡以及次世代通訊技術,並在制定全球標準方面與中國大陸競爭。緊接著美韓兩國總統於2021年5月聯合聲明,共同投資35億美元,承諾將靈活運用Open-RAN技術,合作開發透明、高效、開放的5G和6G網路架構,制約中國大陸通訊發展的意味濃厚。美國積極在印太地區國家聯合投資6G的發展,但中國大陸在6G的實力不容小覷,根據日經亞洲評論與日本調研機構於2021年9月的報告指出,中國大陸6G專利申請占40.3%,位居全球首位,預期今後6G在印太地區的科技戰將更為激烈。


2. 量子科技


量子科技是以微觀粒子系統為操控對象,借助量子疊加態(Superposition State)和量子糾纏(Quantum Entanglement)等獨特物理現象進行資訊獲取、處理和傳輸,能夠在提升運算處理速度、資訊安全保護能力、測量精度和靈敏度等方面帶來優勢和突破傳統技術瓶頸。量子科技主要包括量子運算(Quantum Computing)、量子通訊(Quantum Communication)、量子感測(Quantum Sensing)等科技項目,其中量子運算在複雜系統高速優化計算方面,具有古典電腦無法比擬的能力,未來在醫藥與材料、人工智慧、國防安全、金融服務和供應鏈管理等領域產生顛覆性影響。


為了國家安全,也為了經濟發展,近年來美中積極加入這場量子霸權爭奪戰,以國際研發投入較高的超導體量子元件為例,美國Google於2019年10月發布53個量子位元(Qubit)的處理器「Sycamore」,號稱200秒運算量等同超級電腦一萬年,當時是一個非常驚人的突破;中國科學技術大學於2021年5月發布62個量子位元的量子電腦原型機「祖沖之號」,2021年10月接著發布66個量子位元的可編程量子電腦「祖沖之二號」,聲稱比Google的「Sycamore」快一百萬倍;美國IBM於2021年11月推出127個量子位元的量子運算晶片「Eagle」,聲稱用來表示127個量子位元狀態的古典位元,數量比全人類75億人身上的原子總數更多,已無法用古典電腦精確地模擬量子電路。美國IBM預告2022年將推出433個量子位元的「Osprey」晶片,2023年推出1,121個量子位元的「Condor」晶片。中國政府將量子視為「超級工程」的重點,十四五規劃著眼在量子通訊和量子運算方面取得重大突破。美中量子競賽煙硝味十足,兩國未來會將更多資源投入「量子戰」。


此外,美國IBM於2021年7月在日本東京的川崎企業孵化中心(KBIC)安裝並啟動IBM Quantum System One,日本成為繼美國和德國之後第二個安裝IBM量子電腦的國家。美國IBM與韓國延世大學(Yonsei University)於2021年11月宣布韓國在本地也將擁有IBM Quantum System One,預計於2023年上線。可看出美國積極與印太地區國家合作發展量子科技,預期今後量子科技亦是印太地區科技戰的一級戰區。。


貳、具體主張與政策建議


臺灣聚焦6G與量子科技,凸顯我國潛力優勢以鏈結印太重要產業聯盟


未來十年,美國推動印太戰略,對中國大陸升級為全面性的國際戰略競爭,並要達成開放、互聯、繁榮、韌性和安全等目標,6G和量子科技在印太地區將扮演極具重要的角色,美國亦會與印太地區盟友加強科技合作。


對臺灣而言,6G和量子科技亦是我國未來十年前瞻科技發展布局之重點。臺灣在6G相關的推動計畫,例如科技部《下世代通訊系統關鍵技術研發專案計畫(2021-2025)》、經濟部《B5G前瞻系統關鍵技術開發計畫(2020-2023)》等,以我國通訊產業未來技術需求為目標,與產業接軌密切合作進行B5G技術演進,提前布局具革命性之6G關鍵技術。行政院科技會報辦公室整合中研院、經濟部與科技部,攜手產業打造「量子國家隊」,目標建構臺灣自製可真實運算的量子電腦以及量子通訊網路系統,研發出量子科技的關鍵核心技術。


《美國印太戰略》多次提及臺灣,強調美國將與地區內外的夥伴合作,維護台海的和平與穩定。建議臺灣政府聚焦6G與量子科技,凸顯我國在前瞻科技發展的潛力優勢,以及在國際上所扮演的重要角色,爭取國際合作以鏈結印太重要產業聯盟。


在6G方面,台灣在半導體和硬體研發、製造具備優勢,建議我國可持續深化超高頻通訊技術優勢,開發次太赫茲(sub-THz)/太赫茲(THz)前端系統、低軌道衛星通訊前端系統、B5G/6G電磁創新關鍵技術,並提升系統整合能量,成為印太地區次世代通訊產業的關鍵伙伴,以進軍國際市場。


在量子科技方面,雖然臺灣在量子處理器核心系統短期內難以追上國際科技大廠的技術水準,然而在量子週邊系統的低溫控制電路,因國際研發投入剛起步,而臺灣的控制IC和高階半導體製程在國際上已具備產業和技術的優勢,建議我國以低溫控制電路作為量子科技發展的突破口,以爭取在印太地區國際合作的機會。

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