推進多載波聚合/Cat. 10規格　LTE啟動新一輪競技賽

LTE處理器爭霸戰愈益激烈。近年一波4G晶片整併潮，讓高通、聯發科和邁威爾間的戰火更加熾熱，且日益集中至中國大陸、印度等正擴大啟用4G的國家，紛紛透過先進奈米製程、高整合SoC架構打造具優異性價比且支援3G/4G全模的LTE處理器，以搶占LTE新市場王座。

2015年台北國際電腦展(Computex)再多了一點通訊味。在物聯網概念的薰陶下，原本較偏重IT、儲存和電腦運算應用領域的Computex展覽，也開始大量引進行動通訊、無線標準相關技術和設計演示，就是要趕搭這股物聯網熱潮；而長程演進計畫(LTE)便成為今年Computex最大亮點之一，包括高通(Qualcomm)、聯發科、邁威爾(Marvell)和英特爾(Intel)等處理器大廠皆發表新產品隔空較勁，讓4G LTE下階段的發展更添話題性。

自2011年率先推出LTE數據機晶片以來，高通在4G戰場皆以先鋒之姿挺進最新標準設計領域；近年因應聯發科、Marvell追擊，高通更是加緊腳步開發LTE載波聚合(CA)、LTE Broadcast和LTE-Unlicensed等新技術。

先攻LTE Cat. 9/3CC CA　高通看緊4G一哥地位

高通於今年Computex攜手儀器商--羅德史瓦茲(R&S)，先一步展出LTE三載波(3CC)CA、上行CA，以及Cat. 9數據機晶片和商用解決方案，宣示其LTE晶片已跨入第五代的領先地位。

事實上，為提升用戶裝置的資料下載速度，3GPP一開始偏重於LTE下行CA標準，隨著手機開始導入MIMO天線，3GPP也在新版標準中擬定上行CA規範，進而增快資料上載至雲端的速度。緊跟標準動態，高通也旋即發布支援上行CA的Snapdragon X12 LTE數據機晶片，近期已成功達到兩倍TDD LTE上傳速度，讓使用者能更快速地分享高品質影音，並靈活運用雲端儲存空間。

與此同時，高通也搶先揭開LTE-Advanced Cat. 9規格，支援下行三載波CA連線方案，現階段與R&S的展示裝置已可實現320Mbit/s的TDD LTE下行峰值速率。

除持續墊高手機LTE處理器競爭門檻外，高通更在今年Computex上宣布，將與中國大陸平板處理器開發商全志(Allwinner)，以及作業系統大廠--微軟(Microsoft)和Google分頭合作，以搶攻內建4G通訊的Windows 10平板或Chromebook，另闢LTE應用新天地。

圖1　高通技術公司產品管理副總裁Seshu Madhavapeddy表示，Windows 10作業系統可望刺激下一波平板市場成長。

高通旗下子公司高通技術產品管理副總裁Seshu Madhavapeddy(圖1)指出，儘管平板近期買氣不如預期，但是在中國大陸市場該產品還是大有可為，因此高通希望能借助全志和其他中國大陸白牌廠商的良好關係，更快打入中國大陸平板市場。兩者的合作也能進一步提高平板性價比，讓平板不再只具備無線區域網路(Wi-Fi)連線功能，更能同時擁有4G LTE連線能力，刺激市場買氣。

Madhavapeddy提到，過去高通和微軟在手機上已有合作經驗，因此搭載Windows 10的手機就是採用Snapdragon系列的處理器。目前雙方的合作正開始轉移至平板市場，因為高通非常看好Windows 10的文書處理能力，認為該作業系統屆時將掀起一波平板購買潮，而Snapdragon處理器和Windows 10結合能為終端使用者帶來更好的效能，所以正和微軟展開相關布局，期望能發揮最大綜效。

不讓高通專美於前，聯發科身為最具潛力撼動其4G地位的後追者，也同樣在Computex期間逐一回應攻勢。聯發科在Computex前夕就大動作揭露多款LTE新處理器藍圖，包括今年下半年將接力量產的八核心加全模LTE、十核心加全模LTE整合型SoC，以及年底前將在中國登場的重頭戲LTE CA方案，可望一舉縮短與高通的技術差距，並在今年搶下中國LTE市場約四成占有率。

LTE CA重砲下半年登「陸」　聯發科4G市占上看四成

圖2　聯發科總經理謝清江提到，雖然半導體產業近來頻傳大型購併案，但產業整併是必然趨勢，對聯發科的長期戰略並無太大衝擊。

聯發科總經理謝清江(圖2)表示，2014下半年聯發科以真八核應用處理器，搭配5模/全模(7模)LTE數據機的雙晶片方案，正式進軍4G手機市場，截至目前已攻占大陸LTE市場約10?20%版圖，並與品牌合作夥伴攜手挺進歐洲、韓國和印度等市場，同時取得北美電信商T-Mobile的4G手機訂單，成為聯發科打開國際品牌知名度的敲門磚。今年初該公司更延續攻勢，連發數款多核心/全模LTE整合型SoC，有信心年底前能在中國大陸的大本營搶下40%左右市占率。

據悉，聯發科首款八核心加5模LTE處理器--Helio X10已打進宏達電、樂視等手機品牌供應鏈；今年第二季，全模LTE數據機開始出貨，並已獲得中國電信認證及青睞。第三季，聯發科更將量產八核心Cortex-A53加全模LTE處理器--Helio P10，並將旗下第一大將十核心加全模LTE處理器--Helio X20送樣予客戶，將持續在高階手機市場攻城掠地。

至於下一階段的布局，該公司已將LTE載波聚合方案視為重要武器，可望於今年底登場亮相，再添4G處理器即戰力。謝清江透露，首款LTE載波聚合處理器將聚焦雙頻(2CC)應用，下一代則將延伸至三頻(3CC)聚合，提供更大的LTE頻寬支援能力。不僅如此，LTE廣播(Broadcast)、LTE免授權(Unlicensed)等新技術亦在開發階段，待2016年標準更加明朗，聯發科也將旋即展開投產計畫。

在聯發科4G猛烈砲火下，業界人士認為高通在4G手機市場的宰制力已逐漸弱化；對此，謝清江回應，儘管高通4G技術仍領先群雄，但聯發科已將差距追近至半年到一年左右，再搭配4K多媒體處理引擎、三叢集(Tri-Cluster)處理器核心架構等多項專利科技，無論是晶片運算效能及功耗表現皆能與其抗衡甚至超越。

謝清江認為，下半年品牌廠導入4G需求將明顯翻揚，因此聯發科正積極擴充4G處理器陣容，預計上下半年出貨比重為4：6。至於明年研發重點，該公司除持續跟進LTE新標準規格外，亦將採納16奈米FinFET+製程及投入10奈米先期設計，以不斷增強戰力。

反擊高通/聯發科　Marvell祭出16/28奈米堆疊SoC

因應高通、聯發科近期在LTE SoC市場的猛烈砲火，Marvell也吹起反攻號角，積極與台積電合作開發獨家晶片互連技術，期以2.5D封裝堆疊16和28奈米晶圓，實現業界首創模組化、VSoC(Virtual SoC)設計架構--MoChi(Modular Chip)，從而打造成本效益與功能整合度更佳的行動處理器SoC，預計今年底新產品即可問世。

圖3　Marvell全球業務副總裁Sean Keohane認為，具備較低成本、高整合度設計優勢，將是Marvell在未來行動處理器戰場勝出關鍵。

Marvell全球業務副總裁Sean Keohane(圖3)表示，1x奈米鰭式電晶體(FinFET)製程絕對是行動處理器業者當前的研發焦點；然而，16/14奈米FinFET系統單晶片(SoC)除複雜度遽增外，成本也令人望之卻步，光是光罩(Mask)開支就上看500萬美元，一旦設計出錯還要重開一次，在在加重晶片商投資風險和壓力，更難以滿足終端產品開發與製造商殷切追求的高效能、親民價格需求。這促使業界須顛覆傳統設計框架，以截然不同的思維打造SoC。

事實上，高通、聯發科近來積極較勁，皆重兵部署祭出20奈米7模LTE Cat. 6處理器，而高通更推進至LTE Cat. 9規格，聯發科則將CPU競賽門檻拉高至十核心，因而讓身為第三勢力，產品規格仍停留八核心、5模LTE的Marvell備感壓力。為保衛國際品牌市占，並持續開拓中國大陸4G市場，Marvell已開始押寶下一代16奈米FinFET製程，醞釀反擊攻勢。

Keohane強調，未來，處理器效能、整合度和成本優勢缺一不可，Marvell於今年世界行動通訊大會(MWC)搶先發表VSoC架構--MoChi，正是應運如今高投資、高風險與高複雜度的16奈米FinFET設計而生。MoChi可將SoC中最主要的CPU/GPU，以及LTE、Wi-Fi Combo等周邊關鍵通訊元件各視為一個模組，靈活運用16奈米或28/20奈米製程，再透過獨家定義的晶圓互連(Interconnect)介面、虛擬化架構和2.5D封裝技術實現新時代SoC。

Keohane分析，行動SoC全面邁向64位元架構，並整合應用處理器、多頻多模LTE數據機，以及無線區域網路(Wi-Fi)802.11ac加藍牙(Bluetooth)4.1多功能整合(Combo)晶片已是時勢所趨，但隨著SoC牽涉更多技術層面，設計出錯風險難免攀升。因此，Marvell與台積電全力發展MoChi，將仿效PC處理器南北橋晶片組概念，以16奈米FinFET開發多核心CPU/GPU，追求更高邏輯運算能力；再以成熟的28/20奈米打造LTE數據機和Wi-Fi Combo，達成較高經濟效益，最終透過2.5D矽中介層(Interposer)或3D矽穿孔(TSV)堆疊封裝成SoC。

如此一來，處理器廠不僅能將雞蛋分散至多個籃子上，還能加速先進製程設計流程，同時提升產品性價比，進一步滿足系統廠要求。Keohane更透露，由於行動裝置擴增電源管理晶片(PMIC)、射頻晶片(RF IC)等類比方案的需求高漲，因此該公司也計畫在2016年將MoChi SoC架構推向類比/數位製程整合的層次。

半導體王者不甘寂寞　英特爾加碼推LTE新平台

今年下半年的LTE處理器市場除將上演三強爭霸的戲碼外，當今半導體一哥英特爾亦可望加入競逐行列，為市場戰況增添變數。英特爾將LTE數據機晶片視為衝刺中國大陸平板、手機處理器市占的重要武器，因此在Computex也揭櫫最新產品--XMM 7360，搶先業界實現LTE-Advanced Cat. 10、450Mbit/s下行峰值速率，同時支援三載波CA、LTE Broadcast、VoLTE，以及LTE/Wi-Fi互連(Interworking)和共存(Co-existence)等先進功能。

英特爾通訊裝置事業群資深總監Vijay Krishnan表示，手機、平板，甚至於筆電導入下世代LTE規格的商機正逐步爆發，因此英特爾也不斷拓展LTE數據機晶片陣容，將以應用處理器加數據機的雙晶片方案，以及整合型SoC分頭搶攻平板和手機兩大市場；同時也將配合開發相關RF收發器--SMARTi，以加速實現LTE Cat. 10規格，並推升多天線資料傳輸和多達二十九個全球LTE頻段支援能力。

Krishnan更透露，英特爾以LTE數據機開拓行動市場版圖的策略已經奏效，不僅成功搶進華碩Zenfone 2手機供應鏈，亦逐漸在中國大陸手機、平板市場打開能見度；而搭載其最新LTE數據機平台的終端產品亦可望在年底購物旺季上市，進一步拉抬英特爾在行動市場的聲勢。

猶如高通攜手全志、聯發科拉攏2G/3G時代公板合作夥伴的策略，英特爾亦以入股清華紫光集團的手法，投資該集團中的展訊和銳迪科兩大晶片商，同時也宣布與瑞芯微策略合作，足見其積極在中國大陸行動裝置市場固樁的企圖心。

綜上所述，處理器大廠為卡位4G新興市場商機，正紛紛在中國大陸短兵相接，除競逐最新LTE標準技術外，更各自端出十核心、MoChi獨門設計功夫，或與中國大陸本土晶片商聯手進擊，目的皆是衝刺其LTE晶片市占和營收，預期今年下半年各家處理器廠的產品量產後，將有一波激烈交戰。