在手機大廠與電信業者的大力拉抬下，GPS已逐漸成為手機與MID應用不可或缺的重要功能，因而激勵GPS晶片業者持續提升產品整合度與效能，以搶攻龐大的市場商機。
看好手機整合全球衛星定位系統(GPS)功能的需求成長力道，GPS晶片業者瑟孚(SiRF)與u-blox日前相繼推出高整合、小尺寸且低功耗的解決方案，加快GPS手機市場布局腳步。不僅如此，瑟孚更於2008年12月在台盛大舉辦「Location 2.0」研討會，除分析GPS與定址服務發展趨勢外，亦力推其最新解決方案；而u-blox執行長亦於11月中旬悄悄訪台，積極展開布局動作。
在諾基亞(Nokia)、索尼愛立信(Sony Ericsson)、三星(Samsung)、蘋果(Apple)、Palm及宏達電陸續強打配備GPS功能的智慧型手機的激勵下，手機已成為繼可攜式導航裝置(PND)後，GPS成長最快且商機最大的應用領域。根據市場研究機構ABI Research預估，2008年全球GPS手機出貨量約可達兩億四千萬支，至2012年時，更可望突破五億五千萬支規模，占全球手機出貨量近一半比重，顯見該市場未來發展潛力。
因此，儘管身陷營運困境且官司纏身，瑟孚依舊卯足全力開發新一代產品，試圖藉手機市場挽回頹勢，而該公司於2008年下半年推出的SiRF Link III與SiRF Star III GSD3tw即是瞄準手機及下世代行動裝置應用。另一方面，已在歐洲車用導航市場取得一席之地的u-blox，也在9月分針對設計空間有限的應用發表一款超小型GPS模組AMY，同樣也鎖定手機、個人數位助理(PDA)等消費性電子應用。
首款Host-based單晶片方案出爐 瑟孚力挽狂瀾
在GPS晶片市場價格競爭日趨激烈、全球經濟環境疲弱與專利侵權訴訟等因素的交相衝擊下，瑟孚近期可謂坐困愁城，尤其與博通(Broadcom)間的專利訴訟不僅加重營運費用的負擔，亦對其產品銷售造成不小阻礙。
為突破此一困境，瑟孚除已展開組織重整、撙節營運成本外，亦積極強化客戶支援服務與新產品研發，期能降低外在環境的負面影響，進而扭轉發展局勢。其中，手機應用更是該公司寄予厚望的關鍵市場。
瑟孚行銷副總裁暨共同創辦人Kanwar Chadha表示，包括諾基亞等指標性大廠均已計畫在未來幾年內逐步增加GPS手機機種的數量，因此瑟孚已規畫好相關產品開發藍圖，以因應市場需求的轉變。
事實上，為進一步搶攻手機市場，瑟孚已於今年下半年連續推出兩款解決方案，包括首款主處理器式(Host-based)的單晶片方案SiRF Star III GSD3tw，以及整合GPS射頻前端(RF Front-end)與2.1版藍牙(Bluetooth)功能的單晶片SiRF Link III。
GSD3tw係採90奈米製程的單裸晶(Single Die)方案(圖1)，已整合1.2伏特低壓差穩壓器(LDO)並支援自主式導航(Autonomous Navi-gation)、輔助式GPS(AGPS)與SiRF InstantFix定位技術；此外，GSD3tw可提供四十九支接腳的晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)與細微間距球閘陣列封裝(TFBGA)兩種版本，以滿足手機應用對晶片尺寸的要求。據了解，GSD3tw已通過一級手機製造商的驗證並獲得瑟孚在手機與PND市場的主要客戶採用，目前已進入量產階段。
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資料來源：瑟孚
圖1 瑟孚針對手機市場推出單裸晶架構的SiRF Star III GSD3tw方案架構 |
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| 圖2 瑟孚台灣區總經理江集義表示，瑟孚在GPS產品技術與市場的深厚經驗是該公司最重要的競爭優勢。 |
SiRF Link III則已針對瑟孚Atlas與Prima多功能系統單晶片(SoC)平台進行優化設計，希望藉由整合藍牙功能，降低整體設計成本並加快手機和行動裝置製造商導入GPS的速度。Chadha指出，SiRF Link III可協助客戶在最佳成本效益下開發出具有無線連結能力的行動導航與定位裝置，並在不影響定位效能的同時，提供如免持式通話(Hands-free Calling)等強化功能。而藉由與Atlas與Prima多功能SoC平台的預先整合，不僅降低產品設計的複雜度、加速上市時程，亦可最佳化整體系統效能。
瑟孚台灣區總經理江集義(圖2)表示，過去兩年，瑟孚確實面臨不小的市場挑戰。除了競爭對手因看好全球導航衛星系統(GNSS)的龐大商機而不斷湧入，讓市場競爭更趨激烈外，油價居高不下與PND平均銷售價格(ASP)快速下滑亦讓瑟孚備感壓力。不過，截至目前為止，瑟孚仍舊是市場上鑽研GNSS技術最久、經驗最豐富的業者，並在全球擁有為數眾多的GNSS研發團隊，較後進業者擁有諸多發展優勢，加上該公司方案在精準度、效能、尺寸與功耗表現持續提升，因此仍舊是客戶選擇GPS方案時的首選對象。
晶片/模組方案雙箭齊發 u-blox來勢洶洶
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| 圖3 u-blox執行長Thomas Seiler指出，該公司同時具備獨立型GPS單晶片與模組方案的供應能力，因此得以快迅成長。 |
無獨有偶，u-blox也於9月中旬在美國薩凡納(Savannah)舉行的ION GNSS 2008研討會中展示最新GPS接收器模組AMY，尺寸僅6.5毫米×8毫米×1.2毫米。u-blox執行長Thomas Seiler(圖3)表示，AMY是一款除天線和電源外，毋需其他外部元件的獨立式(Standalone)接收器，除可降低整體物料清單(BOM)成本外，模組化方案也有助客戶導入至任何小型的消費性電子產品應用中。
事實上，AMY係基於u-blox廣為市場熟知的u-blox 5 GPS引擎所開發而成，除尺寸僅為前一代NEO系列產品的四分之一外，還兼具u-blox 5所提供的各種效能，包括多達五十個接收通道與一百萬個相關器(Correlator)、一秒的首次定位時間(Time to First Fix, TTFF)、160 dBm的靈敏度及先進的干擾消除技術，同時也可支援AGPS與伽利略(Galileo)定位系統。
另一方面，u-blox亦針對手持式裝置推出操作電壓為1.8伏特的GPS模組系列NEO-5D和NEO-5G，可較市場上3伏特的GPS模組方案節省達40%的功耗，有助延長電池供電的導航與追蹤裝置的使用時間。
Seiler強調，兼具晶片與模組方案的產品發展策略，是u-blox在GPS市場快速成長的重要關鍵，不僅可滿足汽車、工業與行動裝置等廣泛應用的需求，並可在毋須更改GPS技術的情況下，快速由模組轉換至晶片方案，不僅增加客戶設計彈性，降低開發風險，也可快速因應不同的產品量產規模，為客戶帶來多樣發展優勢。
u-blox台灣分公司總經理江敏楠進一步指出，GPS已逐漸成為行動裝置功能整合的重要規格之一，因此如何避免裝置中其他功能的干擾並維持GPS接收器靈敏度，將是設計人員所面臨的最大挑戰。而u-blox 5 GPS引擎可抵抗同頻(In-band)的連續波干擾(Continuous Wave Jamming)達50dB，避免因射頻、零組件、中央處理器與印刷電路板(PCB)等各種干擾而導致接收效能銳減，加上一百萬顆相關器與AGPS的輔助，因而可確保最快速、精準的定位表現，為該公司產品最大的優勢。
缺乏手機主場優勢 獨立型GPS晶片商面臨硬戰
事實上，看好GPS在手機市場的應用商機，包括高通(Qualcomm)、德州儀器(TI)、博通(Broadcom)與聯發科等手機晶片大廠早已針對GPS手機推出相關解決方案，讓僅具有獨立型GPS晶片方案的業者，面臨極大的競爭壓力。
一般而言，為因應手機外型輕巧的設計要求並降低整體物料清單成本，手機晶片商多半採用主處理器式GPS設計架構，以便在效能與成本間獲得最佳權衡，如博通的BCM4750(圖4)與聯發科的MT3328均是典型的代表方案。
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資料來源：博通
圖4 博通針對手機推出的主處理式GPS方案BCM4750架構 |
博通表示，所謂主處理器式GPS架構係將射頻前端與GPS的類比、數位基頻整合於單顆裸晶中，以硬體方式實作GPS訊號處理相關功能，如訊號擷取與追蹤，至於相關演算則交由手機中的主要中央處理器(即手機基頻)進行處理。而GPS晶片與主處理器間則利用標準的序列I/O協定進行溝通。
相較之下，獨立型GPS方案雖已整合天線、射頻、數位基頻、輸出介面和韌體等GPS組成單元，且具備從天線接收到定位資料輸出的完整GPS訊號處理能力，但由於須將導航演算程式碼置於唯讀記憶體(ROM)中，容易發生產品過時的情形，加上獨立型GPS系統單晶片(SoC)通常須要額外採用快閃記憶體，進而須利用系統級封裝(SiP)技術完成產品設計，造成體積過大且成本也較主處理器式GPS方案更高。
有鑑於主處理器式GPS架構在手機應用的發展優勢，原本致力於獨立型GPS方案開發的瑟孚，也積極向主處理器式GPS方案靠攏，並祭出GDS3tw進行搶攻。瑟孚資深副總裁暨無線事業部總經理John Quigley表示，GDS3tw係採用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)技術來實現單一裸晶的架構，不僅產品製造成本將大幅降低，更可藉由整合其他周邊元件進一步減少整體物料清單成本，以因應GPS晶片平均銷售價格快速下滑的趨勢。他透露，未來該公司仍將致力於單一裸晶架構的產品研發，以持續提高整合度、降低整體系統成本。
Seiler則強調，獨立型GPS方案可較主處理器式GPS具有較高的靈敏度，且不論尺寸與外部元件數量均已大幅縮減，設計人員很容易進行導入設計。事實上，u-blox單晶片方案UBX-G5010日前也已順利導入中國大陸手機設計業者龍旗所推出的GPS手機中。
MID市場商機勃勃 GPS晶片商蓄勢待發
除GPS手機外，近期市場上當紅的行動聯網裝置(MID)，亦被GPS晶片業者視為極具潛力的應用市場。Seiler表示，儘管全球經濟環境萎靡不振，但GPS市場仍將呈現成長態勢，尤其在提高行車安全與效率，以及創新定址服務應用等因素驅動下，不論是車用或消費性市場都將具有不錯的成長表現。此外，新興應用如MID亦將為整體市場注入一股新的成長動能。
江敏楠也認為，電信業者亟欲結合3G上網及定址服務推出更具吸引力的應用，以提高3G系統的平均每戶貢獻值(ARPU)，加速3G建置成本的回收，因而對MID應用相當期待，將成為MID市場成長的重要推手；有此可知，未來GPS將成為MID不可或缺的重要功能，成為GPS晶片業者另一塊迦南美地。
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| 圖5 瑟孚管理總監Ashutosh Pande表示，該公司將推出GPS平台供其他業者開發整合多模無線功能的模組產品。 |
據了解，現階段英特爾係與環隆電氣及正文轉投資的家程科技進行合作，為其MID平台提供兼具無線區域網路(WiFi)、藍牙及GPS功能的SiP模組。至於u-blox未來是否也將與其他業者合作，推出類似的多模無線模組方案，Seiler則未正面回應，只表示MID市場的確商機誘人，而u-blox已處於絕佳的發展位置。
瑟孚管理總監Ashutosh Pande(圖5)則指出，整合藍牙、WiFi、2.5G/3G/3.5G模組甚至行動電視(Mobile TV)功能的產品，將是下一階段可攜式導航裝置的主要發展趨勢，因此近期已看到不少業者提出整合藍牙與WiFi的晶片方案。不過，他表示，由於其他技術非瑟孚所長，因此該公司的規畫將是致力於提供開放平台，讓其他廠商得以在瑟孚的GPS產品線上加入其他聯網功能。
Pande指出，瑟孚在定位導航領域具有領先的發展地位，藉由提供開放式平台供盟友整合，不僅可較單一廠商所推出的整合式晶片產品具有更佳效能，也不會面臨單一廠商供貨的危機。