6G对未来经济、社会、军事等领域具有革命性影响,是中美科技竞争中最关键的技术领域之一。美国试图以6G研发为新起点,重新夺回全球移动通信技术的主导权。美国采取一系列措施加速6G发展,扩大政府在战略性新兴业务开发中的作用,已在太赫兹通信、卫星通信领域取得技术与产业领先优势,成立并主导“Next G”联盟,集结科技巨头加快核心技术研究,拉拢日韩欧等国家和地区,共同开展6G研发。


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6G发展基础:相关技术领先

美国在太赫兹通信、卫星通信等前沿领域具有研究基础和成果,在毫米波领域具有相对完备的产业链和5G商用实践,加之芯片产业主导优势,为6G奠定了技术优势。

1.太赫兹通信:早在20世纪90年代中期,美国就开始对太赫兹投入大规模研发力量,如美国国家基金会、国家航空航天局等机构投入大量资金。在很长一段时间内太赫兹技术被欧美国家垄断,很多试验处于绝对保密状态。2018年,美国工业伙伴联盟和美国国防部高级研究计划局(DARPA)共同创建了ComSenTer研究中心和产业联盟,开发太赫兹无线传输和感知应用技术。2019年3月,美国联邦通信委员会(FCC)开放了95GHz~3THz频段进行测试和验证实验。2020年9月,由30多所美国大学合作组建并获得美国国防部资助的“太赫兹与感知融合技术研究中心”正式成立。

2.卫星通信:SpaceX提出“星链”计划,旨在建立覆盖全球的卫星互联网星座,并在2022年12月1日得到FCC批准,在近地轨道部署7500颗第二代“星链”卫星。2022年主要商业卫星公司与国防部签订的卫星通信总可用容量增长到5.6Tbps。

3.毫米波通信:美国5G网络部署初期是围绕毫米波展开的,由于覆盖范围小和成本高等缺点制约了毫米波的大规模商用,导致美国5G网络覆盖能力差,整体发展缓慢。但是,美国在毫米波的芯片、器件、设备及应用整体产业链布局相对领先,多年太赫兹毫米波技术的研究积累也为美国在6G赛道上重回领先地位增加了筹码。

研发阵营

1. 政府层面:强力资金支持

美国政府认为6G不仅与产业竞争力有关,还与国家安全直接相关,高度重视6G研究,提供最强资金支持。

(1)DARPA于2018年1月开始,启动大学联合微电子项目(JUMP),长期研究高性能和节能的传感、通信、计算和存储等技术领域,持续五年共投入1.5亿美元。

(2)在2021年4月美日首脑会谈中,美国在与日本共同推进的5G网络建设计划中,承诺投资25亿美元用于5G、6G研发。

(3)美国国家科学基金会(NSF)2021年宣布一项4000万美元计划,以加速下一代网络相关领域的研究。

(4)2022年8月,美国国防部在“创新超越5G”(IB5G)计划下启动3个聚焦5G和未来6G的项目,涉及“开放6G”(Open6G)项目、从MHz到GHz的弹性大规模MIMO项目、新的频谱交换安全和可扩展性项目,资金资助810万美元。

(5)美国国防部2022 财年预算中,申请3.98亿美元用于5G提升网络带宽,23亿美元用于微电子尖端技术研究,在2023年财年预算中这两项分别为2.5亿和33亿美元。

另外,智库纷纷为美国6G献言献策。2021年3月,美国战略与国际研究中心(CSIS)发布《在美国加速5G》,提出政府应通过加强6G财政支持、强化与盟友的技术合作以保持国际竞争力。2021年12月,新美国安全中心(CNAS)发布《边缘网络,核心政策:保护美国的6G未来》,多方面建议美国加强未来6G竞争力。

2. 区域组织:政府推动构建研发联盟

2021年12月,美众议院通过《未来网络法案》,要求FCC尽快建立由政府、通信企业、相关公共利益团体组成的6G工作组,并向国会提交关于6G标准、部署、供应链等方面的报告。

美国电信行业解决方案联盟(ATSI)在2020年启动Next G联盟,其目标是维持北美在移动技术的领先地位。Next G联盟的创始成员汇集了苹果、谷歌、微软、脸书、高通等美国科技巨擘,三大运营商AT&T、Verizon和T-Mobile,以及欧洲爱立信、诺基亚和韩国三星等巨头设备供应商,但排斥中国大陆企业。目前联盟成员已超100家,是当前国际上最大的6G区域性组织。

另外,美国缘于5G时代落后于中国的危机感,有意改变6G的全球标准统一规则,也在持续推动Next G联盟,企图消弱华为等在相关领域的影响力。

3. 通信企业:领先巨头引领

运营商:多家美国运营商开展6G相关技术测试工作。AT&T已获得FCC为期两年的实验许可证,用于研究6G和太赫兹频率的通信。AT&T将使用频谱许可证来测试移动单元和固定基站之间的通信。T-Mobile US发力卫星服务,与SpaceX宣布达成漫游合作伙伴关系。

芯片厂商:以高通、英特尔为代表的芯片制造商在毫米波技术方面具有专利优势。在标准专利方面,美国的工业和技术标准制定历来分散的,政府参与有限,企业成为专利主要提交者。截至2021年统计数据,美国6G技术相关专利2376件,专利量排名第2,在全球占比20%。美国研发机构中,以高通公司、交互数字通信有限公司、思科公司、AT&T为研发主体,其中高通6G专利共计281件,排名第一,远超第二名交通数字通信有限公司(180件)。

终端厂商:苹果以太赫兹通信技术为抓手,在iDevice中用于气体传感和成像的太赫兹传感器技术申请了专利,并集中发力卫星紧急服务,投资4.5亿美元。苹果也发布了6G系统与网络技术报告。

国际合作:多方联合遏制中国

美国在官方层面积极寻求与日韩欧等盟友联合开展6G研发,构筑技术领先优势。

美国与日韩合作主要集中在6G技术标准化、产业供应链等方面。Next G联盟与韩国6G合作关注技术发展趋势、路线图、标准化与频谱合作,并在Open RAN等领域展开布局。Next G联盟和日本的Beyond 5G达成合作联盟并交换与6G(及以上)无线网络相关的信息和出版物,开展合作研究和开发项目。同时,美日韩和台湾地区组建Chip 4联盟以建立半导体供应链。

美国与欧盟合作除了关注未来6G技术的发展,也合作关注供应链安全、人工智能、大数据等方面。美国、欧盟多次联合召开6G会议讨论,并建立了联合贸易和技术委员会。Next G联盟也和欧洲的6G智能网络和服务行业协会(6G-IA)签署谅解备忘录,以交换未来6G通信系统和网络领域共同利益领域的工作计划信息。同时,美国也与英国和澳大利亚建立了AUKUS框架。并与英国,加拿大和澳大利亚联合重申了对电信行业供应链安全和弹性的承诺,共同努力塑造Open RAN。

小结

美国6G研发布局有三点值得关注,一是美国太赫兹通信、卫星通信技术、产业远远领先,这将是美国实现6G超越的重要途径。二是美国主导非中国企业成立区域性组织Next G联盟,通过生态联合的方式企图遏制中国6G发展。三是美国本土通信企业、垂直行业均在积极进行6G相关实验、标准化工作。


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