ZigBee產業鏈成形 業者紛紛加入戰場 爭奪主導權

自2003年5月通過IEEE802.15.4標準，2005年初ZigBee聯盟(Alliance)公布ZigBee1.0標準迄今，ZigBee產業鏈逐漸成形。  

在上游微控制器、射頻收發器元件部分，飛思卡爾、德州儀器、Atmel、Microchip、Silicon Laboratories、Chipcon、Ember、CompX、捷力半導體(Jennic)、達盛電子等廠商皆已推出相關解決方案，至於已開發出ZigBee協定堆疊(Protocol Stack)的廠商則有國內資策會網路多媒體研究所、Figure 8 Wireless、AirBee、Ember、赫立訊(Helicomm)等；在ZigBee模組部分，華寶通訊、赫立訊、MaxStream、Shinko、松下(Panasonic)等廠商皆有相關產品；至於在ZigBee閘道器(Gateway)部分，華寶、諾基亞，及易利信等廠商投入GSM/UMTS結合ZigBee技術的閘道器開發，而台灣網通業者華碩及正文科技則是投入研發WiFi結合ZigBee技術的閘道器。  

再往下游，許多ZigBee應用產品已紛紛出現，ZigBee市場可謂開始起步。  

各路人馬角逐ZigBee市場  

目前在射頻收發晶片市場上，以挪威Chipcon的市占率最高，其射頻晶片CC2420於早期廣受採用於各種ZigBee應用，Chipcon亞太區銷售副總裁趙健民(圖1)表示，Chipcon於2003年推出第一代射頻收發器CC2420，至今累積出貨量已超過100萬顆，買下Figure 8 Wireless後，於2005年9月推出CC2430，該產品為整合射頻收發器、微控制器，及Z-stack協定堆疊的系統單晶片(SoC)，目前已出貨，預計採用CC2430的產品將於2006年中上市，此外，Chipcon的與摩托羅拉合作開發具備定位引擎的CC2431解決方案，可當成室內GPS應用，許多物樓管理系統客戶對此解決方案相當感興趣。  

2005年12月底，德州儀器宣布砸下2億美元買下Chipcon，想當然爾，購併初期須花時間整合內部資源與外部通路，然而，部分業者對於其通路部分的整合是否能在短時間內順利完成存有疑慮。整合完成後，是否能趕上Chipcon原本計畫的新產品CC2520上市時程，其後續發展對於ZigBee市場未來走向具有極大影響，值得密切注意。Chipcon代理商禾伸堂消費元件事業群經理吳明標則表示，對於代理商來說，只是對應的窗口改變而已，合併初期應是延續Chipcon的作法。  

飛思卡爾ZigBee解決方案包括MC1320X及MC1321X系列，MC1320X與前一代產品大同小異，唯一不同的是加入整合型收發開關(TR Switch)，而MC1321X則是系統級封裝(System in Package, SiP)產品，皆使用自行開發的微控制器HCS08和2.4GHz射頻收發器，以及Figure 8 Wireless開發的Z-stack通訊協定堆疊。飛思卡爾應用工程師江梓宏表示，上述產品皆已提供樣品，預計2006年2月將正式出貨，雖然其目前仍採用Z-stack，但該公司已掌握開發協定堆疊軟體的全部技術，未來新一代產品可能會採用自行開發的軟體技術，且考慮開發ZigBee SoC解決方案。  

捷力半導體(Jennic)ZigBee SoC解決方案已於2005年10月進入量產，可算是第一個量產ZigBee SoC解決方案的晶片商，該公司自主開發MCU、射頻收發器及協定堆疊，捷力半導體大中國區行銷副總陳委琮(圖2)表示，JN5121是第一顆符合802.15.4及ZigBee標準的SoC，採用該晶片的裝置將在2006上半年進入市場試驗階段，經過不斷偵錯修正，預計2006下半年將在市面上看到許多相關應用，且該公司預計在2006年3月時，將產品送交認證。  

國內唯一推出ZigBee晶片解決方案的只有達盛電子，該公司擁有UZ2400射頻收發器，外掛MCU(可選擇德州儀器、Microchip或Silicon Labs.)成為解決方案。達盛電子研發處處長簡鴻程表示，未來，該解決方案將著重在搭配Silicon Labs.的MCU8051，預計將在2006年第一季量產，至於新一代整合MCU的SoC解決方案UZ2401，預計在2006年1月推出樣品，而UZ2400的超低功耗簡化版本UZ2402也會再2006年4月時推出樣品，UZ2402的資料傳輸率將提升至1.25Mbps，可提供語音應用，預計在2006年第三季時可以量產。  

目前，在所有晶片廠商中，Chipcon、飛思卡爾、Ember，及CompXs等晶片廠商之產品已通過ZCP測試認證，而國內資策會網多所開發的ZigBee協定堆疊軟體則是取得亞洲第一張測試認證通過的證書，資策會網多所先進行動技術中心主任馮明惠(圖3)表示，該所除了完成開發ZigBee協定堆疊軟體，並致力於與業界合作，扮演著系統導入者的角色，協助業者盡早完成ZigBee產品開發。目前，網多所與Chipcon、捷力、達盛合作提供軟硬體解決方案，且可因應業者開發需求，客製化編寫應用程式發展介面(Application Program Interface, API)。  

電子零組件代理商宏矽即與網多所合作，透過網多所協定堆疊及技術支援與合作模式，導入國內數家研發Zigbee專案且成功進入試產，該公司提供的ZigBee相關產品包括挪威Radiocrafts的ZigBee模組與展示套件(Demo Kit)，以及Chipcon的ZigBee晶片。宏矽總經理陳濟民便表示，宏矽與資策會的合作是該公司極大優勢之一，也是與其他通路商所不同之處，透過資策會的技術支援，目前該公司每個月都會增加7～8家客戶，成長速度相當快，是目前掌握最多ZigBee客戶的通路商。  

國內代理Chipcon晶片的通路商除了宏矽外，還有取得代理權不久的禾伸堂，禾伸堂消費元件事業處研發部副理江玖霖表示，禾伸堂亦為Microchip的代理商，擁有良好的技術支援能力，因而受到Chipcon青睞，該公司正在設計將CC2430 SoC模組搭配功率放大器，提供長距離無線ZigBee應用，預計傳輸距離可達300～400公尺。  

同樣擁有長距離無線技術能力的赫立訊，由於2005年3月時購併台灣尉普(WirelessPlug)後取得其生產智能型GSM/GPRS通訊平台，擁有MA8通訊模組等長距離無線產品。台灣赫立訊總經理李師銘表示，赫立訊購併台灣尉普之後，推出IP-Link2000系列的ZigBee短距離無線機器對機器(Machine to Machine, M2M)產品，使得赫立訊的傳輸技術能力透過RS-232，結合GPRS/CDMA與ZigBee，因此能夠提供全套長短距離無線M2M解決方案。赫立訊在2006年將會陸續推出十餘種介於十美元到卅美元的價位之間的一系列ZigBee無線模塊，且會開放模塊上的MCU資源給客戶作二次開發，以節省客戶的整體系統成本，並提供高性能的ZigBee接取點(Aka ZigBee閘道器)參考設計，解決客戶在使用多點ZigBee設備時容易出現的熱點問題。此外，赫立訊與Silicon Labs.合作，由赫立訊提供IP-Net ZigBee協定堆疊軟體，結合Silicon Labs.的MCU 8051，提供客戶低功耗、符合標準的無線網路平台。  

Silicon Labs.提供的802.15.4和ZigBee產品包括微控制器、應用開發套件和獨立模組。Silicon Labs.微控制器產品經理Gary Franzosa(圖4)表示，對於有意從頭開發解決方案的客戶，Silicon Labs.還以8051為基礎發展許多適合802.15.4和ZigBee應用的微控制器。這些元件結合高精準度類比周邊、低電流消耗、最高100MIPS的高產出8051處理器以及最多128kB的晶片內建快閃記憶體。  

與赫立訊提供的ZigBee模組不同，華寶通訊只針對短距離無線傳輸提供ZigBee模組解決方案。華寶通訊採用飛思卡爾的SiP晶片解決方案，華寶通訊新技術開發部副理黃國聰表示，該公司除了提供小尺寸的ZigBee模組外，還著手開發結合ZigBee與手機系統的閘道器，若客戶有需求，也能再加入WiFi功能，目前該模組價格在出貨每萬套時，平均單價10幾美元。  

對於發展ZigBee相關產品來說，過程中不可缺少的測試儀器相當重要，目前市面上提供這類設備的廠商包括太克與安捷倫，安捷倫電子儀器事業群行銷處市場專案經理徐正平表示，其實透過很基礎的方式便能夠測試ZigBee訊號，該公司推出的綜合測試儀N4010A透過建置Zigbee所使用的濾波器(Filter)於軟體內，可分析基頻與射頻訊號，針對任何特殊調變，濾波器都能夠進行分析，即便產品不完全遵循ZigBee標準，只要在向量分析軟體上稍加修改，亦能夠提供測試。  

業者積極開發ZigBee SoC晶片  

除了少數幾家廠商具有自主開發MCU、射頻收發器，及協定堆疊的能力外，多數廠商皆透過異業結盟方式，提供軟硬體完整解決方案。在完整解決方案中，只有飛思卡爾提供的是SiP解決方案，大部分廠商都將眼光放在SoC上，雖然只有少數廠商已能出貨SoC解決方案，但其餘競爭者也在加快腳步、迎頭趕上。  

其實，就尺寸考量，SoC不見得占有絕對優勢，黃國聰表示，採用飛思卡爾SiP晶片開發出來的模組尺寸最小，原因在於周遭電路設計，若比較Figure8搭配飛思卡爾晶片與Figure8搭配Chipcon晶片的模組尺寸，仍是Figure8搭配飛思卡爾晶片的模組較小。  

然而，SoC為必然之趨勢，就連飛思卡爾也準備投入開發，達盛則是即將推出SoC晶片UZ2401，簡鴻程表示，SiP只是過渡產品，未來SoC才是主流。  

針對應用採合適協定堆疊  

基本上，ZigBee標準對於協定堆疊有所規定，不同軟體業者皆須遵循該標準進行開發，然而，將其實際應用在產品上時，仍會發現有所不同。李師銘表示，若以MCU平台來觀察，嵌入式應用市場非常分散，各個MCU平台各擁山頭，ZigBee客戶在開發工具及MCU性能功能上要求一定指標，不完全會因為ZigBee功能而放棄原有熟悉的平台。此外，每一家軟體公司對8位元或16位元的MCU內部結構和細部功能掌握度不可能完全相同，所以提供的協定堆疊在MCU選擇上通常會有主次之分。雖然說大部份的堆疊代碼在今天大都是以高度可移植的ANSI-C作基礎，但是各種MCU在周邊性能、資源管理等硬體依存度高的功能上，還是有很大的區別。所以「A Stack Ported」不一定保証是「A Stack that Works」，並且「A Stack that Works」還不一定保証「A Stack that Scales」，最後這個可適性在ZigBee應用裡是非常重要的。堆疊的性能必須能夠經得起應用裡指定的各種網路拓樸和點數的需求，這通常是檢驗軟體公司幾個階段性指標。  

此外，通過一般ZigBee聯盟認證、802.15.4 PHY/MAC認証和多家廠商互通測試，只是技術的最低錄取標準。  

不同軟體公司的堆疊在實用案例上，一定會有成熟和不成熟的差異。李師銘表示，大體上而言，接近系統端的模組和軟體供應商(相對於元件端的晶片廠商)，堆疊的實際功能性能由於經過真實應用的考驗和修正，其質量和可適性一般來說相對成熟。  

ZigBee有很大的應用空間，所以各應用對性能功能指標的要求也不盡相同。李師銘表示，根據軟體公司的歷史背景和重要客戶，通常也會發展出特別針對某些特定應用的功能性能訴求，舉例來說，家用ZigBee網路的覆蓋範圍小，所以網狀網路的性能要求不高，但是對程式碼空間(間接影響成本)及簡易使用的訴求上就很嚴格；相對而言，在室外作監測的ZigBee網路，因環境變化大，網路構成比較複雜，對路由的可靠性就較嚴格。  

香港城市通訊行政總裁曾劍鋒表示，預計協定堆疊軟體經過不斷磨合、修正後，於3～5年後可趨成熟穩定。  

率先投入創新應用  

由於許多業者將ZigBee定義為無線微控制器，因此激發出業者對於ZigBee應用的各種想像力，廣泛應用於各個領域，即使類別(Profile)只有公布燈光控制。然市場上公認最可能先行發展的應用為工業及家庭自動化控制，馮明惠表示，由於受限於初步晶片價格，唯有較不在意成本的創新應用能夠看到ZigBee真正的價值、先行導入，所以網多所積極與保全業者、社區服務業者、建築業者、模組業者等合作，不斷創新開發。  

資策會網多所與台中自然科學博物館進行合作，在該館約6000坪的展場中建置ZigBee無線感測網路，馮明惠表示，該網路配置155個ZigBee節點，定位精確度達91～97%，可提供導覽、參觀路線規畫，及訪客位置追蹤等功能。  

ZigBee也可應用於識別系統，在該應用上，ZigBee與主動式無線射頻辨識(RFID)技術有競爭意味，黃國聰表示，華寶通訊即將ZigBee模組作成電子徽章，應用在辦公室識別系統。  

在結合長距離無線應用方面，李師銘表示，赫立訊在各個地區都已有成功的應用案件，例如美國交通運輸、電力抄表、軍事，以及安全監控方面等應用，其中，有一部分將從2006年第二季開始大量建置，而在中國大陸地區，該公司已協同海爾科技開發整套智能家庭網路系統，同時在油田、氣象、交通、環保及電力各領域，已與該行業的指標性客戶建立合作關係及先導計畫。  

另外，國內也有自動讀表系統商、門禁系統業者、燈光控制業者開始導入ZigBee。  

API瓶頸待突破  

目前研發ZigBee所面臨的最大瓶頸，陳濟民認為如何突破API瓶頸已成為關鍵所在，他表示，該公司所提供的Chipcon ZigBee晶片內，包含Figure8協定堆疊，與資策會的合作即其為宏矽現有之客戶編寫API，由於台灣廠商長久以來缺乏軟體技術能力，無法自行研發API，所以現行的台灣產業在導入Zigbee市場上，急需應用端的API編譯支援，且目前大部分客戶對於ZigBee應用多是停留在評估與實驗階段。據了解，目前已有台灣網通廠商因API問題無法解決，開發ZigBee產品進度幾乎停擺。  

吳明標表示，嵌入式客戶願意購買赫立訊的ZigBee模組，除了有完整堆疊和周邊功能支援外，有一部分的客戶希望能夠直接將他們特別應用的程序直接整合入赫立訊模組上的MCU，集感測、計算，和無線通訊於一個硬體平台，來達到降低系統成本的目標。  

除了API問題之外，ZigBee本身技術的不夠成熟也減緩市場發展，雖說ZigBee標榜的是網狀網路，但目前實際應用案例少有大型、高密度節點的建置，距離實現真正的網狀網路、無所不在的網路環境，尚有一段不短的時間。  

MCU廠商具主導ZigBee市場能力  

源自於API問題難以解決，隨著ZigBee各式應用發展，對於MCU的需求也大相逕庭，赫立訊技術長黃呈章表示，未來的ZigBee市場主導權應該是掌握在MCU業者手中，且不可能只有一顆MCU可以滿足所有應用，在不同利機市場上將有各自適應的MCU。Franzosa也表示，該公司相信MCU是ZigBee應用的核心，Silicon Labs的射頻知識顯然只是將MCU與無線網路搭配應用時的重要資產。  

未來ZigBee應用朝多元化發展  

根據市場研究調查機構In-Stat MDR的報告顯示，全球ZigBee市場在2004～2009年，將以200%的年複合成長率快速攀升，預計2009年時出貨量將達1.5億套。  

陳濟民相當看好自動抄表系統(Automatic Meter Reading, AMR)及網路感測系統之應用，其中，AMR的主要市場多位於韓國、中國大陸等地，至於台灣市場的主要應用是網路感測系統，由於生產網路感測器的台灣業者相當多，而燈光控制應用的發展速度尚未如預期，但目前唯一發布的應用類別(Profile)只有燈光控制，所以導致市場上應用實例不多，甚至有許多已經接觸ZigBee技術的客戶，不知要如何應用該技術，可知其發展速度緩慢，若要看到ZigBee市場明顯開始成長，最快要等到2006年第三季，而未來，宏矽與資策會在台灣將扮演相當重要的角色。  

相較於日本、韓國，及中國大陸家電廠商對於ZigBee的積極態度，由於台灣家電業者各據山頭，對於與競爭對手的產品互通多有排斥，因此為了自身利益考量，目前對於導入ZigBee技術仍躊躇不前。  

在手機應用上，韓國手機廠Pantech & Curitel曾展示全球第一款內建ZigBee的手機，用來當作家庭自動化控制的遙控器，雖然只是以展示宣傳為目的，但此先例也啟發許多手機製造相關廠商將ZigBee內建於手機的想法。日商緣茂科技即推出一款整合ZigBee晶片的SD Card產品，可應用於PDA等手持式裝置中。  

此外，華寶通訊也已經能夠提供手機ZigBee模組，黃國聰表示，目前正與手機廠商接洽中，一旦客戶決定採用，馬上就能導入上市。  

李師銘則表示，手機是明日的黃金平台，任何能和手機結合的機會，ZigBee產業當然不會放過，但是目前整個ZigBee在個人消費型電子產品(如A/V和個人電腦)及數位家庭上面的應用還不是很普遍，根據目前ZigBee聯盟的進度，第一波可能與手機結合的應用可能會在家用燈光控制上。此外，ZigBee須要盡快找到所謂的第一桶金或殺手級應用，來維持甚至擴大整個產業投入的興趣和熱忱。目前ZigBee市場的重大新聞，主要還是來自於內需式的購併案，如果有某一相關產業正式宣告以ZigBee方案作為策略性產品平台，如Wal Mart採用RFID，則整個ZigBee產業將快速成長。  

Franzosa認為，工業控制和大樓自動化市場似乎會率先利用ZigBee的網狀網路能力，原因之一在於它們大都屬於隔離系統，也就是不允許其他裝置任意加入的安全系統，這能讓客戶在建置開放系統前先測試和熟悉這些網路的作業，這些系統必須準備完成後，再於消費者領域全面推廣，這樣才能避免消費者因為網路表現不如預期而感到失望。  

至於價格方面，一旦ZigBee價格降至1美元以下，其後續發展必將勢不可擋，且速度相當快，畢竟ZigBee節點眾多，一個網狀網路可帶動的ZigBee相關產品之數量驚人，且可能與藍芽搶食部分市場，例如鍵盤、滑鼠等應用。  

多數業者皆表示認同，ZigBee市場將在2006年第三季時明顯成長，屆時市面便可看到許多ZigBee產品。