近日，工信部部長表態(tài)，未來產(chǎn)業(yè)是搶抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機遇，要全面推進6G技術研發(fā)。

受該消息影響，當日6G相關概念股本川智能漲超17％，中國衛(wèi)通、世嘉科技、盛路通信漲停。

6G概念作為5G的下一代通信技術，在元宇宙、數(shù)智人、人工智能加持下近來被市場重點關注。專家指出，未來 6G 業(yè)務將會形成沉浸式云 XR、全域覆蓋等八大業(yè)務應用。其中，全域覆蓋業(yè)務借助 6G 所構建的全球無縫覆蓋的空天地一體化網(wǎng)絡，使得地球上再無任何移動通信覆蓋盲點。

目前，中國已經(jīng)在5G時代搶占了先機。工信部部長金壯龍在兩會首場“部長通道”上表示，我國目前已經(jīng)建成全球規(guī)模最大、技術最先進的5G網(wǎng)絡，我國在5G方面已經(jīng)名列世界前列。5G移動手機用戶已超過5.75億戶，今年將新建開通5G基站60萬個，總數(shù)將超過290萬個。

中國要想在6G時代繼續(xù)保持領先勢頭，就必須提早布局，并在一些關鍵核心技術和應用場景上取得突破。

此前，為了加快推動6G應用基礎研究和原創(chuàng)技術攻關，提升6G創(chuàng)新的全球化水平和國際影響力，中國移動發(fā)布了《6G信息超材料技術白皮書》，中國移動研究院首席專家袁弋非介紹了信息超材料在天線、智能反射表面、波束賦形的超表面基站以及信息直接調制超表面基站四大領域的應用，為6G通信網(wǎng)絡提供全新的設計理念和技術手段。一方面超材料可以為6G賦能，另一方面也為超材料技術在民用市場打開了想象空間。

什么是超材料技術？

“超材料”(Metamaterial)，是21 世紀以來出現(xiàn)的特種復合材料或結構，通過對材料關鍵物理尺寸上進行有序結構計，使其獲得常規(guī)材料不具備的超常物理性質。超材料涉及眾多學科領域，如物理、化學、光電子學、材料科學、半導體科學以及裝備制造等，是全球最前沿、最具有戰(zhàn)略性意義的研究課題。被美國《科學》雜志列入本世紀前10年的10項重要科學進展之一，同時《Materials Today》雜志也稱其為材料科學50年中的10項重要突破之一。

目前，全球超材料產(chǎn)業(yè)化較早的應用領域主要集中在軍事。軍事領域的應用中，又以武器裝備的隱身領域應用最引人關注，且最為成熟。從F-22到殲-20，超材料隱身技術為武器裝備帶來的性能提升無疑是顛覆性的，且構成了極大的戰(zhàn)場優(yōu)勢。

（機翼、垂尾、進氣道、雷達罩等白色部位即為隱身超材料結構）

此外，超材料除了已經(jīng)應用于殲-20、F-22、F-35等常規(guī)先進戰(zhàn)機外，未來還有望徹底顛覆飛行器的固有形態(tài)。

據(jù)國外媒體報道，美國國家航空航天局和麻省理工學院合作研究出一種可變形機翼，這種所謂的“超材料”采用輕量級的晶格框架，能夠根據(jù)空氣動力自動改變形狀，能夠讓飛機飛行更加節(jié)能。

超材料的軍用市場規(guī)模

自20世紀80年代以來，美國、歐盟以及日本等發(fā)達國家積極研發(fā)隱身超材料以提升作戰(zhàn)能力，同時也帶動了超材料在武器裝備隱身領域中的應用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐以及市場規(guī)模的持續(xù)增長。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，2017年，全球超材料在裝備隱身技術中的應用規(guī)模在1.3億美元左右。隨著各國研投入加大，預計到2025年，全球超材料在裝備隱身技術中的應用規(guī)模將達到11.7億美元左右。

在全球超材料市場，歐美等發(fā)達國家已經(jīng)將超材料行業(yè)作為戰(zhàn)略性行業(yè)來對待，不斷加強對超材料行業(yè)的科研支持力度。美國多家著名半導體企業(yè)共同出資設立超材料研究基金，軍方更是宣稱要將超材料優(yōu)先用于軍事設備制造。

日本政府也不斷加大對超材料技術的財政支持，并將其列入隱形戰(zhàn)斗機的核心關鍵技術。

歐盟和上述國家類似，也是重金支持超材料行業(yè)的發(fā)展。在各個國家的大力支持下，全球的超材料行業(yè)迎來了快速發(fā)展時期。2018年，全球超材料市場規(guī)模約為9.98億美元，較2017年的8.38億美元增長了19.10%。

更有相關人士指出未來幾年，待民用市場被打開后，全球的超材料增長率將呈幾何倍數(shù)飆升。

超材料賦能6G通信技術

6G相較于此前技術體系，最深刻的變革在于網(wǎng)絡架構從傳統(tǒng)的地面接入，向空天地海全方位多維度接入的轉變。具有支持多種異構網(wǎng)絡智能互聯(lián)融合的能力，滿足復雜多樣的場景需求。

6G的推進，需要在算法、芯片、天線、終端設計等多個領域，實現(xiàn)關鍵技術的研究突破。此外，通信感知一體化特性，或將讓6G基站具備非常精準的感知定位能力。”而加入超材料技術能讓6G變得更為強大。

中國移動研究院首席專家袁弋非在講解《6G信息超材料技術白皮書》中指出，通信中的“超材料”是通過表面每個單元的結構，通過改變每個單元結構當中電流的形態(tài)以及流向，使得每個單元對于入射的電磁波單獨進行調向，形成波束賦型，相比普通墻面具有可編程可控的特性。

“首先，利用超材料可以做超材料的蓋板，提升天線的增益，降低天線的高度。其次，超材料最大的用途之一就是可以做智能反射面，這樣可以做到部署靈活低碳，擴大網(wǎng)絡覆蓋，提升小區(qū)容量以及抑制用戶干擾。最后，還可以把超材料用在基站附近，用來進行波束賦型以及信號調制?！彼赋?。

據(jù)袁弋非介紹，從應用部署出發(fā),超材料采用“三步走”工作模式：第一種的工作模式是靜態(tài)/半靜態(tài)工作模式。反射面波束固定不變/長時調整。適用場景的有，覆蓋區(qū)域較小，或者完全遮擋區(qū)域，需要依靠反射面信號接入網(wǎng)絡。它的優(yōu)勢是控制簡單；缺點是覆蓋方向固定，無法針對用戶賦型。

第二種的工作模式是信道透明的動態(tài)工作模式。無需信道信息，反射面使用多個已知的波束方向調整，用戶反饋波束信息，基站為反射面選擇波束方向進行反射。其優(yōu)勢是無需小尺度信道信息，波束方向較為固定，控制指示開銷小。但缺點為，多次調整波束，系統(tǒng)開銷較大。關鍵技術問題：對反射面的動態(tài)控制，流程設計，反射面碼本。

第三種工作模式是信道非透明的智能工作模式。基站配置反射面的相位，通過多次調整陣子相位進行信道估計，基站根據(jù)信道估計結果，配置實際傳輸時的反射面相位。優(yōu)勢主要為性能最優(yōu)；缺點為信道估計復雜，系統(tǒng)開銷大，流程復雜。其關鍵技術問題在于對反射面的智能動態(tài)控制，信道估計，反射板陣子相位矩陣設計。

由于超材料技術特性所決定，一旦賦能某個行業(yè)一定是顛覆性的。不過按照歷史規(guī)律來看，超材料要大范圍應用民用市場，首先要滿足大量的產(chǎn)能匹配，因為民用市場不可能計劃生產(chǎn)；其次要形成標品化，流水線作業(yè)；再有就是價格降到市場可以有大量企業(yè)能夠接受的程度。

從超材料整個產(chǎn)業(yè)來看，目前我國只有光啟技術一家企業(yè)將超材料實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，擁有全國最大的超材料智能制造中心，從研發(fā)、設計、生產(chǎn)、測試到交付全部能夠獨自完成，超材料結構件產(chǎn)品也已在多領域多類型的主戰(zhàn)裝備上得到了廣泛應用。不過雖然目前已經(jīng)實現(xiàn)了超材料大規(guī)模制造，但產(chǎn)能完全僅用于交付軍工企業(yè)，一旦民用市場打開，這將對于光啟技術產(chǎn)能提出了巨大的要求。

好在目前6G還處于規(guī)劃時期，根據(jù)3GPP國際通信組織的時間表來看，3GPP將于2023年開啟對于6G的研究，并將在2025年下半年開始對6G技術進行標準化（完成6G標準的時間點在2028年上半年），預計2028年下半年將會有6G設備產(chǎn)品面市。這也給超材料技術以及上下游企業(yè)留下了更多的成長空間。