隨著全球行動通訊、衛星網路與智慧化應用對資料量和頻寬的需求快速提升，傳統 sub-6 GHz 無線頻譜已難以支撐高速、高密度與低延遲的複雜應用環境。毫米波（Millimeter Wave, mmWave）頻段因具備極大的可用頻寬，逐漸成為5G、企業專網、WiGig、衛星通訊以及未來6G發展所倚賴的重要技術基礎。

毫米波通訊的應用情境

毫米波通訊目前已在多項高頻寬需求場景中展開商用部署。最具代表性的應用來自5G NR（New Radio）的eMBB（增強型行動寬頻）服務。毫米波提供的多GHz頻寬，使基地台能在高密度環境中同時支援大量用戶，傳輸速率可達數 Gbps等級，適用於高畫質串流、沉浸式內容與企業級遠端作業等應用。

此外，毫米波亦廣泛應用於固定無線接取（FWA）領域，協助電信商在無需鋪設光纖的情況下提供高速寬頻服務，對地形複雜或基礎建設成本高昂的地區而言，是重要的替代方案。

在室內無線網路方面，運作於60 GHz的WiGig（IEEE 802.11ad/ay）技術利用毫米波特性提供高資料吞吐量，支援無線投影、8K影像傳輸、VR/AR裝置以及資料中心內的短距離高速連結。

汽車產業則利用77/79 GHz毫米波雷達實現先進駕駛輔助系統（ADAS），包括自動巡航控制、盲點偵測與前方碰撞預警。儘管此應用屬於感測領域，其與通訊毫米波在天線陣列、封裝與測試上的技術需求具高度相似性。

衛星通訊方面，Ka-band毫米波已成為低軌衛星（LEO）地面站與衛星之間的主要上、下行頻段。毫米波頻寬使衛星網路得以提供更高傳輸速率與更低延遲，並支援未來 NTN（Non-Terrestrial Network）架構的整合。

毫米波通訊的物理特性

毫米波具備多項相異於低頻通訊的物理特徵，這些特性直接影響系統設計、基礎建設成本與測試方式。首先，毫米波的最大優勢在於頻寬資源豐富。相較於 sub-6 GHz，毫米波可提供數倍至數十倍的可用頻寬，使通訊系統能達成極高的資料傳輸速率。

其次，毫米波波長極短，其遵循的傳輸模型與低頻通訊有顯著差異。毫米波具有高路徑損耗、弱繞射能力以及顯著的遮蔽效應，訊號容易受到建築物、人體、水氣與雨滴衰減。因此，毫米波網路需部署更多基地台與小型細胞（small cell）以維持通信品質。

為克服高損耗問題，毫米波系統普遍採用相控陣列天線（phased array），透過波束成形（beamforming）技術產生高指向性信號，以提升傳輸距離與鏈路品質。然而，波束成形也帶來更高的硬體與軟體整合需求，使天線與射頻前端的設計複雜度大幅提升。

圖一 : 毫米波波束成形（beamforming）技術

系統設計挑戰與封裝趨勢

毫米波通訊系統的設計面臨多項工程挑戰，包括射頻前端效率、天線設計、封裝與熱管理等。其中，封裝技術是影響系統效能的核心因素。

現代毫米波終端產品普遍採用AiP（Antenna-in-Package）或AiM（Antenna-in-Module）封裝技術，將天線、功率放大器（PA）、低雜訊放大器（LNA）、相位控制電路與控制IC整合於單一封裝內。此高度整合可降低傳輸損失、縮小體積並提升可靠度，但同時也提高製造難度。材料需具備低損耗特性，封裝結構需支援毫米波走線與散熱，而製程公差也需精確控制以避免相位誤差。

此外，波束成形陣列中每個收發單元（TRx）產生的微小偏差均可能影響整體性能，導致在量產環節需要進行複雜的校準程序。這也使毫米波模組的成本、良率與設計複雜度均顯著高於sub-6 GHz模組。

毫米波通訊測試的技術挑戰

在所有技術挑戰之中，測試可說是毫米波通訊部署最具難度的環節之一。

由於毫米波訊號在封裝內的損耗極大，傳統以探針或同軸線進行的有線測試已無法提供可用數據，因此OTA（Over-the-Air）無線空口量測成為唯一可行的測試方式。此測試模式需在無反射環境中進行，並針對天線增益、波束方向、輻射效率、頻率響應與多角度性能進行測試。

然而，OTA測試本身具有高度複雜性。毫米波模組通常包含多通道、多波束，因此每一波束、每一角度都需進行獨立測量，使測試時間與設備使用率極高。此外，毫米波對反射極為敏感，使測試環境必須具備高品質的隔離與吸波材料，以避免產生多路徑效應。

為提升量測效率，業界逐漸採用近場量測、快掃描架構（fast-scan）、AI 演算法輔助校正，以及多DUT平行測試方式。儘管如此，毫米波量測設備仍屬高成本與高門檻領域，其複雜度為量產環節帶來顯著挑戰。

圖二 : 測試是毫米波通訊部署最具難度的環節之一。

全球發展現況與產業趨勢

目前全球毫米波部署呈現逐步擴大態勢，但仍受到成本與佈建密度的限制。美國、韓國與日本等市場已推動毫米波5G的商用部署，主要應用於FWA、高速串流與企業專網。而其他國家則多採取sub-6 GHz與毫米波並行的策略，視需求逐步擴展頻段應用。

在晶片與模組端，高度整合的毫米波前端解決方案已逐漸成熟，使終端設備有望在更多產品類型中導入毫米波功能。此外，基地台、微型基站與企業端無線系統也持續朝向小型化、低功耗與高整合方向發展。

從長期來看，毫米波的技術成熟度將直接影響6G的發展進程。6G研究已逐步延伸至100–300 GHz 的 sub-THz頻段，而這些更高頻率的通訊技術所需的天線、封裝與測試方法均可視為毫米波技術的延伸。因此，當前毫米波部署的成果將成為未來6G的重要基礎。

結論

毫米波通訊是高頻寬、高速無線系統的關鍵技術之一，其大頻寬特性使其能滿足新興應用對資料量與效能的要求。然而，毫米波也伴隨顯著挑戰，包括高路徑損耗、天線與封裝設計複雜度、熱管理問題，以及OTA測試的高門檻。儘管如此，隨著晶片製程、封裝材料、天線架構與量測技術的成熟，毫米波通訊正逐漸邁向更高的商用普及率，並將成為未來6G與智慧連網社會的重要基礎。