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產業科技國際策略發展所

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工研院產業科技與國際策略發展所

2019/01/30

2019十大ICT產業關鍵議題

5G蓄勢待發生態先行5G Wait, Eco First

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1

5G正式商轉為2019 ICT產業議題重點5G基礎環境生態需先完備

資料來源：IEK Consulting

產業與環境

軟體與應用

硬體與系統

基礎元件7.新晶片架構

人工智慧與邊緣運算

資安與隱私的反撲

4.資安晶片

5.隱私法規陸續成形

3.量子加密

6.自然對話成熟

5G商轉

2.射頻元件整合

1.5G商轉

9.高階製程寡占

10.美中貿易戰火

2019年度獨立議題

8.折疊螢幕

互相影響

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2

5G三大特色應用帶出多項產業發展議題大頻寬、多連接、低延遲


議題2：射頻元件的整合

議題4：資安晶片

議題5：隱私法規成形議題3.量子加密

議題9：高階製程寡占議題8：折疊式螢幕

2019 AR/VR 自駕車

2019 360度影片

2020 8K影片車聯網遠距控制

2020 4K影片自駕車

2020 4K/8K 車聯網

2020 智慧工廠

韓國

德國

日本美國

2018 固網應用2019 行動影音自駕車

2018 行動熱點2019 行動影音自駕車智慧工廠

2019 行動影音 AR/VR

射頻元件走向整合5G時代產生新競爭樣貌

5G巨量連結帶來隱私與安全問題，相關法規陸續成形

5G帶來高效能運算及高階製程晶片需求

5G帶來高畫質影音與內容折疊螢幕能滿足高畫質體驗

安全議題漸獲重視硬體安全方案陸續出現

安全議題漸獲重視量子加密帶來頂級通訊安全

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3

寬鬆的資料規範時代即將結束隱私安全的反制與新機會都將在2019有具體發展

• 過去幾年的產業發展重點為物聯網與人工智慧，兩大議題都需要大量的資料捕捉與分析，相對也引發隱私與資料安全議題。

• 過去對資料規範的寬鬆雖然帶起許多產業發展熱潮，但惡果也陸續浮現，2019年公部門與產業開始許多反制與因應發展。

• 公部門透過法制化進行規範與管制，產業則嗅出新的商機，開始在資訊安全部分推出解決方案，如引入量子技術進行通訊加密，及將安全方案從軟體轉為硬體。

資料來源： IEK Consulting

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法規

通訊

終端

議題5：隱私法制化議題3：量子加密議題4：資安晶片

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4

人工智慧與邊緣運算持續導引產業發展

• 2D影像辨識、3D空間視覺視覺

• 語音辨識、自然語言處理、對話技術語言

• 模式辨識、預測分析分析

• 機器學習、深度學習、增強式學習演算法

• 邊緣運算、新晶片架構運算

• 2017與2018年的十大議題主軸分別為人工智慧與邊緣運算，此趨勢在2019年帶起的重要議題為對話技術與新晶片架構。

• 對話技術能讓語音助理或聊天機器人具備更先進更有效的對話能力，讓許多企業用對話機器人產生實用性。

• 人工智慧專用運算晶片的發展上，製程微縮方向將開始遭遇阻礙，使得晶片設計需要使用新的架構設計才能滿足市場需求。

2018

議題6：對話技術

議題7：新晶片架構


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5

2019 十大議題完整列表

序號議題主題

1 5G服務正式商轉，首波力推高畫質影音 5G正式商轉

2 5G射頻模組邁向整合，傳統供應鏈面臨重組射頻模組整合

3 量子熱潮持續發展，安全加密通訊可望先行量子加密

4 資料洩露事件暴增，硬體安全晶片市場增溫資安晶片

5 隱私與資安陸續法制化，產品安全已無法忽略隱私法規

6 從問答到對話自然對話技術提升企業與商用快速發展對話技術

7 AI需求驅動晶片架構革新，產業鏈需開始布局新晶片架構

8 折疊螢幕手機終於上市，成本高昂僅存高階市場折疊式螢幕

9 半導體高階製程難突破，晶圓代工市場走向寡占高階製程寡占

10 美中貿易戰火影響擴及全球，5G布局首當其衝美中貿易戰


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6

1.5G商轉

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7

5G服務正式商轉，首波力推高畫質影音

• 2018年6月3GPP完成5G第一版商用化標準，其中以支援增強型行動寬頻的技術為主，巨量多機器型態通訊、高可靠/低延遲的技術項目也有進行初步制訂，預計2019年12月完成5G最終完整版標準。

• 2018年10月美國Verizon搶先推出5G毫米波固網接取網路，12月美國AT&T緊接著推出5G毫米波行動熱點服務，美國其他營運商和南韓也將於2019年推出5G行動服務，主打線上即時高畫質影音服務。

• 全球已有154個5G試驗服務，內容分別為增強型行動寬頻(毫米波固網接取網路、超高畫質4K/8K影音、VR

遊戲)、巨量多機器型態通訊(NB-IoT智慧停車)、高可靠/低延遲(行動車聯網自駕車、邊緣運算智慧工廠)，由於增強型行動寬頻的技術標準制訂較為完整，晶片、設備業者也優先佈局此塊市場，故增強型行動寬頻服務發展較快；垂直應用則有一些小規模試驗部署，例如Verizon、AT&T、SKT的行動車聯網自駕車；AT&T、德國Vodafone的智慧工廠；中國移動邊緣運算無人機安防。

關鍵徵候與議題描述

1.5G服務正式商轉，首波力推高畫質影音

領導營運商5G主打應用內容

• Verizon：2018 5G毫米波固網接取→2019 5G手機(線上即時高畫質影音、自駕車)

• AT&T：2018 5G毫米波行動熱點→2019 5G手機(即時4K影音串流、自駕車、智慧工廠)

• Sprint：2019 5G手機(VR/AR)

2019 5G Mobile：SKT(AR/VR、自駕車)、KT(360-degree videos)、LG

U+(超高畫質行動電視)

2020 5G Mobile：NTT

DoCoMo(8K影片、車聯網、遠端機械超作)、Softbank(UHD、自駕車)、KDDI(4K/8K、車聯網)、中國移動(無人機安防)、德國Vodafone(智慧工廠)….

3GPP 5G標準制訂規劃

增強型行動寬頻

2016年 2017年 2018年 2019年 2020年

啟動5G

標準制定

Phase 1 (R15)

5G 非獨立組網標準Phase 1 (R15)

5G 獨立組網標準

Phase 2 (R16)

完整的5G標準

IMT-2020(5G)技術要求技術評估

3GPP提交5G技術標準給ITU

WRC-2019

新增5G頻譜IMT-2020(5G)

標準發佈

巨量多機器型態通訊、高可靠/低延遲


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8

2.射頻元件之整合

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9

5G射頻模組邁向整合，傳統供應鏈面臨重組

• 面對手機銷售數量成長停滯，5G因有頻段向下相容的特性，預估整體射頻模組之產值將持續以每年約 +14% CAGR 成長，至2023年全球射頻模組產值將達到350億美元。

• 4G射頻模組是由SiP 方式整合不同製程技術來製作功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)、濾波器(Filter)、開關(Switch)和被動元件(Passive)等，5G mmWave 射頻模組將走向高度整合趨勢，5G

mmWave將採用波束成形(beam-forming)技術，降低了PA功率發射的限制和要求。也表示CMOS

技術能夠發揮作用。在mmWave頻率下，電感變小了，可採用CMOS/SOI技術整合被動元件。可實現以CMOS(或SOI)技術來製造各式RF元件，可達到高整合度、尺寸縮小、低成本等優點。

• 2018年高通推出全球首款 mmWave 天線模組 QTM052，可大幅簡化手機系統廠商需面對的複雜射頻通訊設計問題，此模組將用在三星、Sony、LG、小米、OPPO、Google等2019年的5G手機上。也改變長期以來IDM大廠壟斷之產業生態。



射頻元件集成化

離散型 FEMiD PAMiD

天線模組微縮化

2. 5G射頻模組邁向整合，傳統供應鏈面臨重組

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10

3.量子加密

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11

量子熱潮持續發展，安全加密通訊可望先行

• 過去量子相關技術已催生如MRI、GPS等技術，而近年來對量子技術的突破，驅動量子技術在『量子電腦』、『量子通訊』、『量子量測』與『量子模擬』等領域的發展，其中量子通訊又以量子密鑰通訊為目前發展重點。

• 隨著全球資安攻擊事件頻傳個人資料保護意識抬頭，安全通訊技術更加受到重視，加速量子密鑰通訊的需求，包含銀行金融業、電信與IT業、政府與國防、醫療與生醫業及零售業都是需求產業

• 量子密鑰通訊是應用光子作為資訊載體，基於量子力學的測不準關係與量子不可複製定理，通過量子通訊協定，來共享一個完全隨機的安全密鑰，用來加密與解密資訊

• 韓國電信商SK Telecom耗資6,500萬美金買入瑞士量子新創廠商ID Quantique超過50%股權，為5G

安全通訊解決方案鋪路，同時整合Nokia的高安全性光傳輸系統，成功在SK Telecom的網路上完成互通測試；歐洲電信商Telefonica與華為合作在西班牙建構量子密鑰網路進行測試。


3.量子熱潮持續發展，安全加密通訊可望先行

1) 應用光子傳輸資料給接收者2) 嘗試攔截或破解資訊會造成

光子狀態的改變3) 傳輸資料的兩方會馬上察覺

有人試圖擷取並中斷通訊

傳輸用光子無法被複製密鑰完全隨機資訊無法被破解、攔截


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12

4.安全晶片

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13

資料洩露事件暴增，硬體安全晶片市場增溫

• 2018年全球資料洩露暴增，據統計至少洩露了45億筆個人資料，相較前年上半年暴增2.3倍，包括Facebook、Twitter及新加坡健保資料等均名列其中，顯見網路服務營運商、ICT產品、IoT設備等的使用者身分驗證及資料存取管理防護仍然不足

• 2018年大廠投入硬體安全有增溫跡象，Google、Apple、Microsoft等陸續投入終端至雲端應用的硬體晶片防護解決方案：

– 行動終端與IOT設備以安全晶片(SE&eSIM ; Secure Element )加強資料保護：Google新推出手機Pixel 3，搭載Titan M手機安全晶片以保護用戶隱私；HTC推出區塊鏈手機EXODUS 1，內建獨立儲存密鑰的Zion區塊鏈加密晶片除了保護個資，也可作為加密貨幣的冷錢包

– 電腦終端以TPM模組及認證Token進行存取認證：Apple iMac Pro新機內建64bit 高階T2安全晶片，保護設備密鑰、硬碟資料加密、加密指紋數據及支援安全啟動和系統級安全應用；Ｗintel陣營則在商用NB/PC內建TPM 2.0安全晶片，以保護重要數據和交易認證信息

– 雲端服務以HSM(Hardware security module)協助加密：Windows 10最新更新後，支援FIDO 2身份驗證標準，不需輸入帳密能以實體金鑰或指紋登入微軟各式雲端服務，包括Outlook、Office、OneDrive等。Google亦在2017年導入Titan安全密鑰+雲端HSM，作為身分辨識存與控制管理，可以安全登錄Google的Gmail、Dropbox、GitHub等網路服務


4.資料洩露事件暴增，硬體安全晶片市場增溫

Apple T2 PC/NB TPM Google Titan &

Titan M

Google Titan

USB Token

大廠加速投入硬體安全晶片安全晶片應用環境


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14

5.隱私法規

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隱私與資安陸續法制化，產品安全已無法忽略

• 以法規保障資安及隱私成各國常態：全球資安隱私與數據保護法令焦點，已漸由個資保護(GDPR)、關鍵基礎設施保護(NIS Directive)，轉移到物聯網設備安全，物聯網設備安全防護成為2019年政府關切與業者競爭重點，業者須提高資通訊產品安全可管理性

– 美國加州於2018年9月已通過資訊隱私聯網設備法規，預計2020年實施

– 美國國家標準與技術研究院(NIST)於2018年9月發布管理草案，基於標準的網路安全風測試準則即將問世

– 歐盟預計2019年通過Cybersecurity Act立法，要求設備須確保安全功能並通過對應認證

• 指標業者允諾支持隱私法案，數據安全保護技術加速湧現：Apple等指標業者已允諾將遵循隱私法案，並開始強化產品隱私保護機制，預計2019年企業對隱私保護與數據安全防護技術的投資熱度將逐步升溫，將帶動數據安全保護技術加速湧現


5.隱私與資安陸續法制化，產品安全已無法忽略

個人隱私與數據保護

• 2017年9月歐盟提出「Cybersecurity Act」預計2019年夏季完成立法文案

• 2018年9月加州通過「 Information privacy: connected devices」要求製造商為設備加入安全功能

• 2018年6月28日簽署「消費者隱私法案(California Consumer Privacy Act; CCPA)」

• 2016年4月歐盟通過「全球數據保護條例（GDPR）」2018年5月正式生效

蘋果允諾支持隱私與數據保護法案

蘋果執行長庫克在歐盟國際會議上倡導美國聯邦隱私法案

美國NIST 2018年9月發表「物聯網網路安全和隱私風險的管理因素」草案

個人可識別資訊的資安

Cybersecurity Privacy

被授權的個人可識別資訊處理

非允許的系統行為


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6.自然對話

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17

從問答到對話自然對話技術提升企業與商用快速發展

• 語音助理與文字聊天機器人的主要核心技術包括語音辨識、自然語言理解、自然語言產生，與對話技術，其中最困難的部分為對話技術。

• 新的「對話」技術最大的差異在於「問答」的複雜度與長度。對話平台可以針對一個問題進行多個交互問答輪迴，因此AI系統必須具備長記憶能力，但傳統的對話技術僅能提供簡短的問答能力，甚至只有一問一答。

• 對話技術在2018年有長足的進展，許多新創公司推出企業專用的對話聊天機器人開發工具(conversation AI) ，能夠開發出各種業務專用對話機器人，包含內部業務與外部銷售。

• 以航空公司提供之線上預訂機票為例，必須確定包含至少日期、機場、行李、轉機等許多問題，才能完整確認機票的細節，而這便需要多次的來回問答，非傳統一問一答式的對話機器人可以完成。

• 擬人的對話能力是AI系統與人類溝通互動的關鍵，此技術的成熟將推動許多AI應用快速發展。


6.從問答到對話自然對話技術提升企業與商用快速發展

• 對語言有廣泛的理解，因此可以客製化到不同企業。

• 有穩定的記憶能力，可以在漫長的對話中維持同一個問題與答案

• 能在不同情境給予不同的回答方式

• 能針對用戶的習慣調整對話方式

• 能主動辨識用戶需求，主動開始對話

具備自然對話技術的聊天機器人特性

基礎聊天機器人

對話技術

問答次數一問一答

關鍵字基礎

可處理的同義詞數量

語意基礎

交互討論


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19

AI需求驅動晶片架構革新，產業鏈需開始布局

• AI運算力需求大增，已超越晶片微縮速度：自2012年以來，在大型AI運算中用到的運算量呈指數式上升，並且3.5個

月計算量就會增加一倍，從2012年以來，這一指標已經增長了30萬倍。透過半導體製程微縮來提升運算力，是AI進

步的一大重要因素，但未來想透過此方式繼續提昇晶片運算力的幅度將越來越小。

• AI類神經網路處理器需求大幅成長：預計2022年市場規模可達158億美元，2017-2022年的CAGR高達69%。但單論

在IoT及個人裝置上的成長幅度，甚至可高達268%及100%。

• 目前的AI晶片存在耗電與效率低落：除了製程微縮難度越來越高下，一般的 AI 晶片只是模仿腦的運作方式，基本上

運算仍是 Von-Neumann 的 CPU-Memory 的二位元架構，此架構性能受到記憶體頻寬限制，對需要大量的平行及矩

陣運算的AI而言，將導致耗電與效率低落。目前提高運算能力的AI晶片背後，帶來的是非常可觀的能耗。在製程微縮

已快要到極致的情況下，應該改變思考方向，朝相反的方向走，要沿著更低工作時脈和更低功耗方向開發，最終降低

到人腦等級的10Hz、20瓦。

• AI晶片的架構創新：IBM與Intel已推出類腦神經架構的AI概念晶片，但受限於材料因素，仍無法達到量產目的。而基於記憶體內的AI運算方式，則是大家認為可以有效提高運算效能並降低耗電量的方式，旨在克服處理器需要花費大量時間和能量從記憶體中獲取資料的主要瓶頸，通過直接在記憶體中執行運算，提高速度和效率。新創公司Mythic與Syntiant都相繼提出了此類型的AI新興運算架構，預計2019年就可以有產品上市。


7. AI晶片需要架構創新，達到未來高效能與省電需求

AI Neural Network Processing Semiconductor RevenueIBM的類腦運算

TrueNorth

Intel的類腦運算Loihi

Mythic的記憶體內運算


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21

2013 2014~2017 2018 2019

手機品牌廠商專利佈局與展示：蘋果、三星、LG、微軟、聯想…

面板廠技術開發：三星、LGD

可折零組件發展：保護蓋板、電池

手機品牌廠商宣布2019

量產：三星、LG、華為

智慧型手機面臨成長瓶頸

Android生態圈建構：Google導入新版API、設計新UI方式，新的App

可折零組件技術突破：保護蓋板、光學膜、絞鏈、軟性電子

Booming

萌芽期醞釀期

依不同使用情境切換螢幕樣態

全新UX

CES話題：三星展示折疊面板雛形與概念影片

單折

雙折

折疊螢幕手機終於上市，成本高昂僅存高階市場關鍵徵候與議題描述

8.折疊螢幕手機終於上市，成本高昂僅存高階市場

2018年的智慧型手機市場面臨成長瓶頸，品牌廠高度競爭，許多品牌已透過全螢幕設計提升產品吸引力，下一波成長皆希冀藉由顛覆式創新，重新定義智慧型手機使用情境，符合日益增加的影音串流閱聽需求，吸引消費者購機。

三星SDC開發者大會宣布2019年螢幕可折機即將商用化，創造全新市場，同時兼具手機輕薄與平板大螢幕優點。品牌廠商 LG、華為將跟進，Google亦配合Android陣營開發UI，生態圈逐漸壯大。

蘋果、三星、LG、華為等品牌廠商專利佈局卡位產品先機，為消費者提供全新、獨特和創新的互動方式做準備，徹底改變既有使用者體驗，並影響既有智慧手持裝置產業的發展。


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半導體高階製程難突破，晶圓代工市場走向寡占

• 5G、AI與HPC創新應用興起，處理器將以高速運算、體積小、低功耗為主流：物聯網實體層將、觸覺、體感偵測等感知人機介面，串連雲端運算、大數據分析結果與應用改變未來人群與社會的連結運作，因此AI、edge computing、車聯網、HPC（High

Performance Computing）等應用，將整合無線高速傳輸新標準-5G等創新應用接棒消費性電子，成為新一波內生成長動力。未來除了PC、NB，伺服器等現有應用產品外，AI等創新應用，都將需求更快、更低功耗的處理器製程，高階製程的需求將大幅增加。

• 全球晶片大廠2019年Roadmap以7奈米做為高階產品的技術主軸：不論是Qualcomm、Nvidia、ARM、AMD…等大廠，2019年的最新產品都以7奈米做為新一代產品的製程技術，引爆7奈米製程在2019年的需求擴增。AI等創新應用，將引爆GPU、DSP、ASIC、FPGA和神經元晶片需求成長，製程要求預計將邁入10奈米以下，甚至是7奈米等級。

• Intel陷10奈米製程瓶頸，顯見高階製程難度：Intel 10奈米製程原先規劃一步到位，縮小電晶體體積、導入鈷材料與周邊的低介電材質的全新材料，導致良率出現瓶頸，使得所有產品產能全集中在14奈米製程，導致產能不足，演變成為2018年的CPU大缺貨，導致2019年Intel必須將資本支出集中火力在10奈米的良率提升與產能的擴張，並宣佈放棄晶圓代工業務，專注本業，以延續處理器霸主地位。


9.半導體高階製程難突破，晶圓代工市場走向寡占

公司名產品系列採用製程晶圓代工業者

5G相關 Qualcomm

Snapdragon 855 7nm tsmc

Snapdragon X50

5G 數據機晶片(支援edge computing機能)

7nm tsmc

伺服器AMD Rome 7nm tsmc

Ampere Computing 雲端運算 IC 7nm tsmc

Data center用CCIX Xilinx、ARM、Cadence

共同合作

CCIX

(Cache Coherent Interconnect for Accelerators)晶片

7nm FinFET tsmc

AI相關

AMDVega 20(AI及深度計算相關

的負載場景運算)7nm tsmc

Broadcom ASIC 7nm(含CoWos封裝) tsmc

NVIDIA Turing架構晶片 7nm tsmc

XilinxVersal AI Core ACAP

(Adaptive Compute Acceleration Platform)晶片

7nm FinFET tsmc

車用 ARM Cortex-A76AE自駕車晶片 7nm tsmc

行動處理器

Apple A13 7nm tsmc

華為海思麒麟 980 7nm tsmc

Samsung Exynos 9820 8nm(原規劃7nm) Samsung

2019年新應用採用7奈米製程產品一覽

Frequency

of Data

Transaction

Latency of Data Transaction

未來裝置傳輸需求


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25

美中貿易戰火影響擴及全球，5G布局首當其衝

• 從美國301調查開啟貿易戰，2018年先後兩波商品價值共達2500億美元關稅已生效，2019年將啟動第三波原2000億美元商品課稅由10%再提升至25%，並可能調整加入新品項如主機板、伺服器、筆電、智慧手機/手錶等，雖美中在G20峰會達成協議暫緩3個月，但這場經濟戰恐邁入延長賽。

• 美國以國安為由，擬針對14項新興與基礎技術實施禁止在美投資與出口管制措施，如微處理器、先進運算、人工智慧、數據分析、量子運算、機器人、腦機介面及導航等技術，引動全球科技版圖爭霸。

• 全球價值鏈網絡已成形且中國是最大製造基地，貿易戰火影響層面已不侷限美中兩國，更擴及所有參與價值鏈活動的製造商，包含研發、設計、物流服務業等。追求低成本規模經濟已不是唯一，彈性區域生產配置與資源優化將成為必要考量因素。


10.美中貿易戰火影響擴及全球，5G布局首當其衝


第一波

AI and Machinelearning

Micro-processor

Position, Navigation,

Timing

Advanced computing

Quantum information and Sensing

Logistics

AdditiveManu-

facturing

Brain-computing

interface

Hyper-sonics

Advanced Materials

Advanced surveillance

Dataanalytics

Biotech

Robotics

美國商務部工業與安全局(BIS)提議14項新興與基礎技術出口管制項目

美中貿易戰牽動全球供應鏈網絡

340億美元818

項商品25%稅率(2018.7.6生效)

160億美元279項商品25%稅率

(2018.8.23生效)

2000億美元6031項商品

10%稅率(2018.9.24生效)

原2000億美元商品提高至25%稅率(2019.03.01

預計生效日)

第二波

第X波

第三波

第二波

第一波

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2025願景：

促進台灣產業

科技創新與價值提升工研院產科國際所電子與系統研究組

謝謝

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