多媒體與超低價風潮興起 手機晶片高度整合

2007-02-27
手機正朝多媒體手機與超低價手機雙向發展,未來多媒體手機將以3G為主流,超低價手機的主要動能則來自新興國家。因應此趨勢,手機晶片設計也必須改變,3G多媒體手機首重基頻、射頻與電源管理晶片的設計,而超低價手機則紛紛採用以系統單晶片及系統級封裝方式為主的單晶片。
手機正朝多媒體手機與超低價手機雙向發展,未來多媒體手機將以3G為主流,超低價手機的主要動能則來自新興國家。因應此趨勢,手機晶片設計也必須改變, 3G多媒體手機首重基頻、射頻與電源管理晶片的設計,而超低價手機則紛紛採用以系統單晶片及系統級封裝方式為主的單晶片。  

2007年全球手機市場規模將達11億支,年成長率達14.5%,預期未來幾年手機市場需求將呈現10%以上穩定成長的局面,而手機類型則明顯朝多媒體與超低價雙向發展。  

多媒體手機的出現將促使行動通訊整合娛樂與商務應用,例如相機、電視及MP3音樂等,並成為個人化多媒體中心,根據拓墣產業研究所的報告顯示,全球多媒體手機出貨量將從2006年的5.32億支成長至2007年的8.16億支,且每年都以兩位數年成長率急速攀升,成為目前發展最為迅速的當紅炸子雞之一。  

至於全球超低價手機的成長動力主要是來自新興國家與第三世界國家,預期2007年新興國家的手機需求量將可突破6.19億支,占全球手機市場56%,其中,超低價手機在新興市場的滲透率可達46.2%。  

拓墣產業研究所半導體研究中心研究員李永健表示,細分區域市場,中歐地區受惠於歐陸地區手機基礎建設布建的完整,因此超低價手機的滲透率最高,2007年時可達81.2%,另外,拉丁美洲與中國大陸地區的滲透率亦可達58.7%與38.1%。  

多媒體手機晶片設計門檻增高  

隨著手機朝多媒體與超低價方向發展,掌握硬體發展核心的手機晶片也跟著產生變化,由手機功能區塊來看,目前手機晶片可分成三大區塊,分別是負責接受和發射訊號的射頻、負責二次升/降頻與調變/頻的中頻以及負責資料處理與儲存的基頻等。其中,射頻與基頻的變化較大,預估2007年全球射頻模組市場規模將達 74億美元,而基頻加數位訊號處理器(DSP)市場規模則高達156億美元(圖1)。  

基頻加DSP和記憶體負荷加重  

雖然基頻模組將朝高整合發展,但多媒體需求將會帶動基頻模組和記憶體需求,而促使基頻加數位訊號處理器和記憶體的角色扮演更為吃重。  

而多媒體風潮也促成3G手機逐漸成為市場主流,李永健表示,從半導體產值來估算,2007年手機市場主流將仍是2.5G,但到了2010年時,3G手機與2.5G手機將平分秋色。  

在整合語音、數據及影像的多媒體時代,晶片業者汲汲於開發高整合度的基頻和應用處理器,針對不同市場需求,晶片業者也推出各項不同發展平台解決方案,但無論是多媒體手機、智慧型手機、功能手機或是語音手機,其類比基頻並無明顯差異,真正大受影響的是數位基頻、應用處理器及協同處理器。  

目前3G晶片市場主要是由高通與德州儀器分別主導CDMA2000與WCDMA標準,此外,包括亞德諾、飛思卡爾、英飛凌、傑爾系統、恩益禧、瑞薩、聯發科技、威盛電子、凌陽科技、天科技、展訊通信等晶片業者也紛紛瞄準該市場。  

射頻朝高整合度發展  

在射頻方面,因應需求,射頻模組上的不同元件通常採用不同的製程技術,因此其整合的技術門檻相當高,李永健表示,在兼顧整合性與成本的考量下,目前是以 SiGe、BiCMOS及CMOS製程為射頻晶片製程技術的主流,但CMOS製程技術的整合度高,可滿足降低成本的需求,因此重要性節節高升,預計 2009年時將有近40%的比重。  

但從手機成本結構比重來看,由於射頻整合度逐年升高,有效降低成本,因此相較於2G手機,在3G手機的成本比重逐漸下滑。  

PMU單晶片應運而生  

從2G語音手機邁向3G多媒體手機世代,手機對於高畫質視訊、多媒體串流、音訊播放、清晰顯示與娛樂的需求皆向上提升,因此數位處理元件與顯示技術性能也必須隨之提高,但卻造成耗電量大增,功率需求增加一倍。  

因應功耗問題,國際廠商紛紛投入開發具有高轉換效率且小尺寸的電源管理單元(PMU)單晶片,然而電源管理單元單晶片的設計除電源轉換外,尚須涵蓋系統管理部分,甚至須整合其他非電源部分,再加上客製化產品的彈性增加,周邊需求產品因而減少,促使未來手機電源管理晶片市場的門檻持續增高。  

而台灣廠商也積極進軍手機電源管理市場,並從高階手機電源管理晶片領域切入,例如面板驅動晶片、低壓降線性穩壓器(LDO)、白光背光源LED驅動晶片、充電裝置和CMOS感測器的低壓降線性穩壓器等產品。由於電源管理晶片的產品特色為多樣化,因此電源管理晶片公司通常擁有數百種以上的產品,李永健表示,但就個別產品所占營收的比重來說,立錡是以低壓降線性穩壓器和電源管理單元為主,而致新與茂達的技術涵蓋低壓降線性穩壓器、電源管理單元及Power MOSFET等,至於崇貿則是專注於經營交流對直流(AC/DC)電源晶片市場。  

低價手機採單晶片 減少成本與尺寸  

隨著手機晶片廠商陸續採用更新的製程如90或65奈米等技術生產單晶片,有效降低成本,超低價手機晶片亦朝向單晶片發展,根據iSuppli的報告指出,2007年時將有超過50%的超低價手機採用單晶片解決方案。  

但現階段部分廠商捨棄開發系統單晶片(SoC),主要原因在於採用系統單晶片將會增加矽智財(IP)、光罩成本,且技術瓶頸過高,導致生產良率低,加上須面臨大量IP、設計、驗證、製程封裝與測試等問題而延長上市時間,因此將先以系統級封裝(SiP)為過渡解決方案。  

目前較積極耕耘超低價手機晶片市場的主要廠商包括德州儀器、英飛凌、恩智浦、Silicon Laboratories及Skyworks(表1)等,但恩智浦於2月9日宣布以2.85億美元的金額收購Silicon Laboratories的行動通訊事業部門,收購的內容包括以射頻CMOS技術為基礎的手機收發器以及行動系統的整合式單晶片,透過應用於低階手機的整體晶片,恩智浦可望提升在系統解決方案領域的領導地位,因此這次的收購有助恩智浦強化其現有的行動營運業務並加強射頻收發器業務,恩智浦總裁兼執行長萬豪敦便表示,Silicon Laboratories的射頻CMOS技術和優秀的工程師團隊將使恩智浦更加強大。  

李永健則表示,在目前已上市的方案中,德州儀器所推出的LoCosto系統單晶片解決方案最為人津津樂道,該方案將數位基頻、SRAM、邏輯元件、射頻、電源管理晶片以及類比功能等多種元件整合在一起,並透過外掛一顆功率放大器(PA)組成一支手機,可使功耗、電路板面積、和晶片面積減少約50%,不過,該產品卻因功能簡單而叫好不叫座,預期在2008年推出的eCosto系統單晶片解決方案,將因整合多媒體功能而廣獲青睞。  

此外,英飛凌也計畫陸續推出針對不同射頻功能的單晶片解決方案,強調目標特色是整合度高、容易開發與生產,李永健表示,其平台採用可製造設計(DFM),因此廠商生產手機時能採用較低成本的0.13微米製程技術,以目前一個僅具有簡訊服務(SMS)功能的基本型GSM手機來說,約需要150~200顆元件,但採用英飛凌的ULC平台後,則元件數目將可降至100顆以下。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌73期3月號)  

本站使用cookie及相關技術分析來改善使用者體驗。瞭解更多

我知道了!