江洪 王春曉

自1973年美國(guó)工程師馬丁·庫(kù)帕率先研發(fā)出移動(dòng)電話以來(lái)，移動(dòng)通信已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史，如今移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第5代。5G通信，即第5代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（5th Generation Mobile Networks），相比4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)具有更高的速度，更低的功耗和在生活生產(chǎn)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用。5G無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施極大改善了前幾代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施性能。5G可以靈活適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)和場(chǎng)景，為行業(yè)信息化系統(tǒng)賦能。隨著5G技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，5G通信對(duì)未來(lái)各行各業(yè)將產(chǎn)生深刻的影響，也為時(shí)代發(fā)展帶來(lái)了無(wú)窮的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2020年3月24日，國(guó)家工業(yè)和信息化部發(fā)布的《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》提出要圍繞5G推進(jìn)“新基建”[1]，“新基建”是我國(guó)為應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外新形勢(shì)變化而實(shí)施的重要舉措。5G新基建的重點(diǎn)包括基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)和部署、5G新型云化業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)的部署、圍繞5G的先進(jìn)制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（如車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等）、5G的安全體系建設(shè)等。本文重點(diǎn)介紹5G新基建對(duì)未來(lái)材料領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域和制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的影響和機(jī)遇。

1 5G新基建對(duì)未來(lái)的影響

1.1 材料領(lǐng)域

1.1.1 刺激了很多相關(guān)材料的發(fā)展應(yīng)用

5G新基建主要涉及的材料有：

①微波介質(zhì)陶瓷材料該材料是5G通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵材料之一，能夠用于300M～30GHz的微波頻率電路。

②5G基站電磁屏蔽材料，電磁輻射關(guān)系到民眾的生命健康，我國(guó)對(duì)環(huán)境中的電磁輻射安全有專門的法律規(guī)定。未來(lái)5G基站的大量建設(shè)，將對(duì)電磁屏蔽材料的性能、產(chǎn)量、安全標(biāo)準(zhǔn)等提出更高的要求。

③5G天線材料，天線設(shè)計(jì)要求新穎性和較好的集成度。傳統(tǒng)的主流天線基材已經(jīng)不能適應(yīng)高頻高速傳輸趨勢(shì)，基于聚酰亞胺（Modified PI，MPI）和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymer，LCP）材質(zhì)的天線有望成為主流。5G的推廣將帶來(lái)天線材料的需求增長(zhǎng)和技術(shù)發(fā)展。

④光纖傳輸材料如光纖光纜材料和光纖預(yù)制棒等將得到大量應(yīng)用。

⑤其他材料，如濾波壓電材料，將在5G通訊產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中被大量運(yùn)用在基站建設(shè)和終端的推廣應(yīng)用上;導(dǎo)熱尼龍材料因具有更好的散熱性能、設(shè)計(jì)靈活、加工成本較高從而具有可觀的發(fā)展前景;石墨烯熱控材料可用于5G電子設(shè)備的散熱設(shè)計(jì);手機(jī)等5G通信終端設(shè)備的外殼材料，如3D玻璃、陶瓷等材料，和用于手機(jī)中框的金屬材料等。

1.1.2 促進(jìn)了相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大

不論是5G基站建設(shè)還是5G通信終端設(shè)備的設(shè)計(jì)，對(duì)材料的選擇都將與以往大有不同。如以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、氮化鋁（AlN）和金剛石等為代表的第3代半導(dǎo)體材料將成為5G時(shí)代的熱點(diǎn)材料之一。GaN可用于5G基站和5G通信設(shè)備領(lǐng)域中的支持高頻性能的射頻器件制造，GaN市場(chǎng)具有很大的增長(zhǎng)潛質(zhì)[2]。美國(guó)、日本以及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在積極開(kāi)展5G相關(guān)材料研究的戰(zhàn)略部署，一些關(guān)鍵元器件和相關(guān)材料仍然掌握在境外國(guó)際大廠中，中國(guó)相關(guān)廠商也在開(kāi)展生產(chǎn)布局，5G材料的市場(chǎng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)已經(jīng)打響。

1.2 通訊領(lǐng)域

5G新基建為通訊領(lǐng)域帶來(lái)的影響有：

一是將帶來(lái)更密集的5G通信基站布置和更全面的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。5G通信基站是5G通信組網(wǎng)的核心設(shè)備，但是其基站信號(hào)的輻射范圍小，需要采用更密集的方式布置5G通信基站，通常采用宏基站和微基站組合的方式或微基站和微基站組合的方式，從而達(dá)到區(qū)域信號(hào)的全覆蓋[3]。5G基站建設(shè)了也帶來(lái)了設(shè)備耗電劇增，電費(fèi)壓力大以及站址協(xié)調(diào)問(wèn)題等挑戰(zhàn)。我國(guó)3大運(yùn)營(yíng)商將規(guī)劃布局建設(shè)大批量的通信基站，包括宏基站和微基站，預(yù)計(jì)2020年將完成50萬(wàn)座5G基站建設(shè)[4]，逐漸完成全國(guó)的5G信號(hào)覆蓋。5G新基建如火如荼的開(kāi)展，5G商用拍照的發(fā)放等，中國(guó)5G技術(shù)在通訊領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用越來(lái)廣泛。

二是將帶來(lái)通信設(shè)備市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)流量爆發(fā)以及對(duì)數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模投資將進(jìn)一步加快我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，同時(shí)帶來(lái)了相關(guān)材料和技術(shù)的大量需求，預(yù)計(jì)我國(guó)2020年通信設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3 086.9億元[5]。

三是5G替代傳統(tǒng)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。通信不僅是“人與人的通信”，也是“人與物、物與物的通信”。傳統(tǒng)的制造業(yè)通信方式是有線的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，需要與通信設(shè)備進(jìn)行匹配部署。無(wú)線通信比有線方式更加合適，特別是在離散制造業(yè)中。我國(guó)上一代的制造基建基本不支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，5G在其技術(shù)性方面可以全方位替代傳統(tǒng)的工業(yè)通信方式[6]。5G可以通過(guò)多輸入和多輸出（Multiple—Input Multiple—Output，MIMO）與同一區(qū)域的設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。

四是對(duì)于電信通訊行業(yè)的影響。5G新基建的開(kāi)展和5G通信技術(shù)的普及促進(jìn)了中國(guó)政府機(jī)構(gòu)的改革，有望扭轉(zhuǎn)3大運(yùn)營(yíng)商各行其是的局面，運(yùn)營(yíng)商的套餐費(fèi)用等策略也會(huì)有相應(yīng)的改變。有望使運(yùn)營(yíng)商的通信業(yè)務(wù)進(jìn)行宏觀整合，構(gòu)建一個(gè)全方位、高效率、高質(zhì)量和多維度的業(yè)務(wù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。5G有望使電信通信技術(shù)手段不斷得到升級(jí)換代，使電信通訊行業(yè)從“媒介”的角色轉(zhuǎn)換成“媒體”的角色，使電信通訊成為新聞傳播的重要力量[7]。5G時(shí)代電信傳播的影響力將日益擴(kuò)大。

五是促進(jìn)5G移動(dòng)通信終端設(shè)備的制造和產(chǎn)業(yè)多樣化發(fā)展。對(duì)于手機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，5G影響了自身的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和定位以及未來(lái)新的市場(chǎng)戰(zhàn)略的形成，5G不僅對(duì)通信設(shè)備制造商產(chǎn)生巨大影響，也將改變個(gè)人用戶的通信方式，提高針對(duì)個(gè)人用戶的移動(dòng)通信質(zhì)量。

1.3 制造業(yè)領(lǐng)域

1.3.1 促進(jìn)制造業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)

①企業(yè)由生產(chǎn)型轉(zhuǎn)向服務(wù)型：5G技術(shù)使得制造業(yè)企業(yè)能夠與客戶實(shí)現(xiàn)更充分的交互，進(jìn)而更有針對(duì)性地為客戶提供個(gè)性化服務(wù)。

②企業(yè)向高效化轉(zhuǎn)型升級(jí)：利用5G傳輸優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)地遠(yuǎn)程控制和環(huán)境監(jiān)控，對(duì)設(shè)備情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，能夠降低制造業(yè)企業(yè)的維修成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和保障水平。5G技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同能夠助力企業(yè)技術(shù)升級(jí)和管理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)、跨部門之間的精準(zhǔn)對(duì)接，促進(jìn)企業(yè)的高效化和智能化運(yùn)作。

③促進(jìn)制造業(yè)企業(yè)走向智能化、無(wú)人化。通過(guò)5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的無(wú)人化控制，從遠(yuǎn)程協(xié)同、實(shí)時(shí)對(duì)接到精細(xì)化無(wú)人化管理和智能生產(chǎn)、遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)，從整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，大大提高了制造業(yè)企業(yè)整體的智能化水平。

1.3.2 “5G+智能制造”得到更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景

“5G+智能制造”，是指在智能制造中融合5G技術(shù)，5G為智能制造賦能?！?G+智能制造”可以應(yīng)用于智能化的生產(chǎn)、服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和個(gè)性化產(chǎn)品配置[8]，不僅在智能制造系統(tǒng)中有諸多應(yīng)用，還可以應(yīng)用于以下行業(yè)：

①電力裝備行業(yè)，主要包括風(fēng)力、火力、水力發(fā)電和核電、燃機(jī)等方面。這些應(yīng)用要求實(shí)時(shí)監(jiān)控和高精度的質(zhì)量檢測(cè)。電力行業(yè)新基建的重要環(huán)節(jié)之一是特高壓輸變電，其中需要大量5G技術(shù)的應(yīng)用。5G與智能電網(wǎng)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)更加清潔友好的發(fā)電、更靈活的配電、更多樣的用電等，能夠?qū)崿F(xiàn)智慧能源網(wǎng)絡(luò)的建立。

②電汽行業(yè)，電汽行業(yè)的生產(chǎn)制造需要強(qiáng)大的監(jiān)造系統(tǒng)，5G監(jiān)造系統(tǒng)目前還在研發(fā)階段。

③智慧物流行業(yè)。5G技術(shù)可以為智能制造過(guò)程中智能物流規(guī)劃、物流管控等提供數(shù)據(jù)通道保障。5G賦能交通領(lǐng)域能實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同、人車協(xié)同，讓交通出行更加“智能化”，有利于減少物流運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸安全性。

④其他與制造業(yè)有關(guān)的應(yīng)用，如云化機(jī)器人、柔性生產(chǎn)、輔助裝配、多工廠聯(lián)動(dòng)、機(jī)器視覺(jué)、智能立體倉(cāng)庫(kù)[9]等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。

2 5G新基建帶來(lái)的機(jī)遇

2.1 材料領(lǐng)域

5G通信技術(shù)將覆蓋眾多產(chǎn)業(yè)，每一個(gè)相關(guān)的材料領(lǐng)域都將可能帶來(lái)可觀的增量市場(chǎng)，這是一場(chǎng)創(chuàng)新的革命。不論是5G基礎(chǔ)設(shè)備的制造還是5G產(chǎn)業(yè)鏈的上游和下游，都離不開(kāi)材料企業(yè)在一些關(guān)鍵材料上取得的進(jìn)展，5G基建相關(guān)的一些關(guān)鍵技術(shù)如GaN材料為代表的半導(dǎo)體材料和技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用在全球領(lǐng)域尚且處于起步階段，在技術(shù)開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)滲透和產(chǎn)品驗(yàn)證等方面仍需要進(jìn)一步突破。我國(guó)在這方面的整體競(jìng)爭(zhēng)力與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)對(duì)比仍然有較大差距[10]，大量核心、關(guān)鍵材料需要依靠國(guó)外進(jìn)口。

5G對(duì)GaN等關(guān)鍵材料的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)非常明顯，如果我國(guó)在這個(gè)起步階段中抓住機(jī)遇，不僅有機(jī)會(huì)縮小差距，甚至有望在未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)彎道超車，關(guān)鍵材料的生產(chǎn)也將占有一定的市場(chǎng)份額。我國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于我國(guó)擁有15億的移動(dòng)通信用戶，擁有最大的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，最強(qiáng)大政策支持。當(dāng)前，我國(guó)5G相關(guān)材料企業(yè)在GaN射頻功率器件上已經(jīng)有所布局，如蘇州能訊高能半導(dǎo)體有限公司的4英寸GaN芯片生產(chǎn)線已經(jīng)建成。我國(guó)企業(yè)要緊隨新基建的發(fā)展大勢(shì)，強(qiáng)化自己的制造和研發(fā)能力，提前做好技術(shù)、產(chǎn)能、人才等方面的戰(zhàn)略布局，集中攻關(guān)，做到關(guān)鍵材料自主可控，才能在5G相關(guān)材料領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，確保我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)的安全健康發(fā)展。

2.2 通訊領(lǐng)域

5G通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)目前尚存在管理難度大、建設(shè)成本高、設(shè)備能耗高、布局欠合理、群眾健康擔(dān)憂、基站地址受限等挑戰(zhàn)，這是我國(guó)在5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中反應(yīng)出的普遍問(wèn)題。這就要求廠商要不斷進(jìn)行技術(shù)研究和創(chuàng)新，較早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和研究解決策略，加快推進(jìn)5G基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的部署，制定切實(shí)可行的5G基站建設(shè)方案，對(duì)于我國(guó)5G通信的發(fā)展和普及是一個(gè)機(jī)遇。5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋為未來(lái)進(jìn)一步開(kāi)展旅游、商業(yè)、金融等領(lǐng)域內(nèi)5G技術(shù)的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5G通信的各類終端設(shè)備在發(fā)展中仍然存在設(shè)計(jì)、商業(yè)模式、器件材料等方面的挑戰(zhàn)。為加快我國(guó)5G通信終端設(shè)備的產(chǎn)業(yè)能力，首先要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與通信終端設(shè)備的推進(jìn)進(jìn)行協(xié)同，從技術(shù)、政策標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)等方面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)協(xié)同[11]，然后要推動(dòng)通用模組的研發(fā)，形成統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，另外要加強(qiáng)器件材料的研發(fā)，國(guó)家和社會(huì)應(yīng)加大對(duì)5G通信終端設(shè)備產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的投資。

5G能夠支持海量機(jī)器設(shè)備之間的通信，通過(guò)云端和工廠數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)縫傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量工廠設(shè)備進(jìn)行管理和優(yōu)化。5G技術(shù)以超高的可靠性、萬(wàn)物互聯(lián)的特性和超低時(shí)延的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)人、物和機(jī)器之間的連接，同時(shí)結(jié)合基于5G的工業(yè)通訊產(chǎn)品，將極大地提升企業(yè)的運(yùn)作效率、靈活性和生產(chǎn)力。在工業(yè)結(jié)合5G技術(shù)的時(shí)代，中國(guó)將迎來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇，隨著“新基建”等有利于產(chǎn)業(yè)的政策不斷落實(shí)，中國(guó)正在打造屬于自己的“5G生態(tài)”，描繪未來(lái)的工業(yè)新圖景。

5G時(shí)代各類電信通訊傳播屬于“新大眾傳播”領(lǐng)域[7]有著巨大的發(fā)展空間和可觀的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。全球信息高速公路的搭建凸顯了電信通訊技術(shù)的媒體功能，電信傳播迎來(lái)大繁榮時(shí)期。電信通訊行業(yè)應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，擔(dān)當(dāng)起國(guó)家的輿論宣傳重任，發(fā)揮大眾傳播的功能和作用，完成電信傳播由“媒介”到“媒體”的角色轉(zhuǎn)變。

2.3 制造業(yè)領(lǐng)域

我國(guó)一直關(guān)注制造業(yè)質(zhì)量的發(fā)展，將5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合起來(lái)有利于推動(dòng)制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型。我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，擁有最完備的產(chǎn)業(yè)體系以及全世界的加工制造業(yè)基地，在不久的將來(lái)將積極探索將5G應(yīng)用于工業(yè)化、信息化領(lǐng)域的研究，從中央和地方共同引導(dǎo)和扶持“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合的智能制造業(yè)發(fā)展[12]。我國(guó)在智能制造業(yè)的商業(yè)模式、企業(yè)合作模式、工業(yè)應(yīng)用模式等方面還有待進(jìn)一步清晰和加強(qiáng)，對(duì)5G通信由起步階段向應(yīng)用的成熟化階段過(guò)渡的當(dāng)今來(lái)說(shuō)，這是一次巨大的機(jī)遇。新型智能制造業(yè)的建設(shè)需要物聯(lián)網(wǎng)、物流追蹤、自動(dòng)控制、工業(yè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和工業(yè)機(jī)器人等工業(yè)領(lǐng)域的共同參與協(xié)同，而這些都離不開(kāi)5G的技術(shù)支持，5G也會(huì)同時(shí)帶動(dòng)這些領(lǐng)域的變革和發(fā)展。

有機(jī)遇同樣有挑戰(zhàn)，如要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的全面升級(jí)轉(zhuǎn)型及相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的更新，需要企業(yè)進(jìn)行大量的資金支出;5G時(shí)代的高技能專業(yè)人才需求激增，人才缺口拉大，對(duì)新型智能制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了制約作用[13]，還要考慮5G技術(shù)服務(wù)于制造業(yè)會(huì)帶來(lái)的安全問(wèn)題等。

3 結(jié)語(yǔ)

以5G為首的“新基建”能夠推動(dòng)建立萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的數(shù)字化社會(huì)。5G技術(shù)是新時(shí)代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的最底層技術(shù)，底層技術(shù)的創(chuàng)新能夠帶來(lái)巨大的應(yīng)用，這是一個(gè)長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程，不可能一蹴而就。5G技術(shù)通過(guò)對(duì)不同的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行賦能，與云技術(shù)、邊緣計(jì)算和人工智能等技術(shù)融合，能為不同行業(yè)不同領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度，5G新基建能夠促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和5G技術(shù)應(yīng)用中積累的中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于世界范圍5G建設(shè)來(lái)說(shuō)有重要的借鑒意義。我國(guó)應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，從政策發(fā)制、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈和人才等方面搶占制高點(diǎn)，形成中國(guó)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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