新一代行動電話的多媒體、多頻段及多模化需求讓手機晶片設計的整合難度增高,加上成本及微型化趨勢的考量,如TI計畫將手機的零組件由4個晶片和180多個被動元件減少為1個CPU與25個被動元件...
新一代行動電話的多媒體、多頻段及多模化需求讓手機晶片設計的整合難度增高,加上成本及微型化趨勢的考量,如TI計畫將手機的零組件由4個晶片和180多個被動元件減少為1個CPU與25個被動元件,並與新進業者Intel的手機晶片將集合記憶體、DSP與MCU等,未來發展手機3G晶片的新舊業者都將面臨更大的競爭挑戰。
目前手機晶片應用主要為記憶體、基頻與射頻晶片,SRAM與Flash分別佔記憶體最大需求比重,但隨著3G等下一世代手機的多媒體與高容量要求, DRAM的重要性將逐步攀升,具有記憶體晶片整合能力的業者將有機會勝出,而基頻晶片由於在GSM與CDMA各擁一片天的TI與Qualcomm,在3G 基頻晶片上因技術及通路體系的強勢,短期內仍無法撼動其霸主地位,射頻晶片在過渡至3G上影響相對較小,不過面對Intel與其他泛PC晶片業者進入爭食市場,未來一番激烈的競爭是可以預見的。
目前手機基頻晶片市場仍是由TI、Qualcomm、STMicroelectronics等業者所把持,在發展3G手機解決方案上也以這幾家業者發展較快,TI與Qualcomm將把2G及2.5G上競爭延續至3G時代,不過這些傳統手機晶片業者在發展3G解決方案上也出現了一些新競爭者的威脅,策略上的調整將成為其是否能保持盟主地位的主要關鍵。
TI為增強自身在CDMA和3G技術領域的競爭實力,和STMicroelectronics繼創立OMAPI聯盟後,又聯合Nokia與ARM宣佈成立開放性的MIPI(行動產業處理器介面,Mobile Industry Processor Interface)聯盟。因為TI的GSM解決方案雖然獲得手機製造業者的廣泛採用,但在CDMA及3G方面情況則不像先前一般順利,2G時代的合作業者Nokia、SonyEricsson與Motorola等在歐美地區3G服務推展不順下,其主推的OMAP並未如預期的那樣獲得大家的青睞。不過因為日本是目前發展3G最為快速市場之一,TI也策略轉向宣佈和日本最大行動通訊系統服務業者NTT DoCoMo達成協議,合作發展一套具有成本競爭力的多模UMTS(WCDMA/GSM/ GPRS)晶片組。
這晶片組是以TI的OMAPII架構和NTT DoCoMo的WCDMA技術為基礎的整合式UMTS數位基頻和應用處理器,TI可藉由此一合作順利打進封閉的日本市場(3G以前日本使用獨立系統),由於NTT DoCoMo在日本屬於業界之領導廠商,現階段NTT DoCoMo基於WCDMA標準的3G服務「FOMA」用戶數也直追au「CDMA2000 1x」的1513.55萬達到527.17萬,這對於TI而言將可加快在3G手機的市場應用推展腳步。同時因為這項協議還將包含電源管理、射頻與協定軟體的發展測試,TI可以此系統解決方案的形式提供給世界其他3G手機業者甚或是其他系統服務業者使用。
除了WCDMA外,TI也積極切入CDMA2000的晶片市場,TI和STMicroelectronics早先宣佈合作正在生產CDMA技術的3G晶片。運用該晶片,製造商可以製造基於CDMA技術的3G手機。此晶片是基於EV-DV(Evolution-Data-Voice)標準研發的,該標準可以擴展CDMA通訊網路的頻寬利用率。儘管目前全球仍無正式運行的EV-DV通訊網路,但韓國無線系統業者LG電信公司已制定出一套可行的計畫,將於 2004年底前應用TI和STM生產的晶片生產此標準之3G手機。
TI生產的TBB5160數位基頻晶片可用作數據機又可用作發射和接收器,而ST Microelectronics負責生產相應的電源管理晶片,這兩款晶片的超小型封裝是完全為手機而設計的。同時該款晶片可以與TI的OMAP、STMicroelectronics的Nomadik和Intel的XScale等處理器實現相容。未來EV-DV最終必將代替EV-DO標準,因為無線通訊系統業者不可能願意在EV-DO通訊網路的基礎上,再重建一套網路專用來傳輸語音信號,所以TI的3G晶片未來在市場上將會有廣闊的前景。
挾在CDMA技術上的雄厚實力,Qualcomm在CDMA的3G技術上一直保有許多專利,並逐漸形成壟斷的現象,如日本無線通訊系統業者KDDI所提供的3G服務中百分之百的CDMA2000手機晶片都是由Qualcomm所提供,號稱CDMA系統營運先驅的韓國手機業者也多採用Qualcomm的解決方案。2004年初韓國手機業者對於Qualcomm CDMA基頻晶片供應需求短缺,與除採購相關CDMA設備外,韓國廠商近年來向Qualcomm支付了約12.7億美元以上的權利金,綜合上述就可以瞭解 Qualcomm在CDMA領域的地位。目前Qualcomm提供了多款晶片組和系統軟體解決方案來支援CDMA2000 1xEV-DO,包括MSM5500、MSM6500、MSM6550和MSM6800等多款晶片組。
除了CDMA相關晶片外,Qualcomm2003年中也開始向客戶供應MSM6250晶片組及系統軟體樣本,以支援GSM、GPRS及WCDMA之分頻雙工(FDD)模式。同時MSM6250亦包含完全整合之全球定位系統(GPS)方案-gpsOne,是首套專門為WCDMA市場而設計之GPS方案。此外,MSM6250系統解決方案更支援四頻帶的GSM及雙頻帶的WCDMA,確保消費者可以在世界各地的WCDMA及GSM行動通訊網路享有跨網漫遊服務。MSM6250晶片組是以Qualcomm以往推出的WCDMA解決方案為基礎,並配備Launchpad套裝應用之完全整合多媒體特點。由於這款單晶片方案無須使用外置式應用處理器及相關記憶體,因而能夠大幅減低物料管理成本、電路板面積及耗電量。
不過最近Qualcomm公司推出最新包含三款晶片組解決方案的整合平台,其針對主要的3G技術標準整合與向下相容2.5G技術而開發,可為無線終端產品賦予消費性數位電子產品的功能,其中包含手機晶片組MSM7200、MSM7500和MSM7600解決方案將支援行動商務、高傳真娛樂、互動3D遊戲和其它行動娛樂的特色。
此一整合平台主要特色是包括:支援達600萬畫素的數位照相功能和圖像處理;每秒30Flame VGA解析度數位視訊錄製和播放;每秒產生400萬三角形的3D圖形加速能力;高傳真立體聲數位音訊錄製和播放;採用gpsOne技術並擁有增強影像、視訊和圖形功能的定位服務;支援VGA解析度彩色LCD;標準電視介面,以欣賞圖片、觀看視訊或暢玩遊戲;整合串列行動顯示螢幕數位介面(MDDI)以最佳化手機晶片組和LCD顯示器間的傳輸。此外還支援802.11、藍芽、MDDI、標準電視介面和USB等標準,並針對行動商務服務的數據機安全性和數位版權管理支援,提供對Qualcomm BREW解決方案的整合支援,及對主流第三方作業系統的強大支援。
除了TI與Qualcomm外,仍有其他如Broadcom、Philips、Motorola與Infineon等通訊晶片業者也都積極的發展3G手機晶片,不過,其中較值得留意的是Broadcom收購擁有3G晶片技術的Zyray。
Zyray發展出一種名為Spinnerchip的輔助運算器產品,可以使現有的手機或資料終端提供3G行動通訊服務。該晶片基於WCDMA標準之上,與 Broadcom的單晶片處理器將可以形成互補。Broadcom單晶片處理器支援多種通信標準,如GSM、GPRS 和EDGE,許多手機製造商正將Spinnerchip整合到新的手機設計當中。Zyray產品和技術的加入將有助於Broadcom提供完備的 WCDMA和Bluetooth等整合解決方案。
另外,由於中國的TD-SCDMA標準也是3G的標準之一,以發展3G為主軸的大唐電信旗下大唐微電子也紛紛與Siemems等國際晶片業者合作開發TD -SCDMA晶片,但目前宣稱開發出中國第一顆3G晶片的卻是由海歸人士所籌建的展訊通信,展訊研製的3G手機晶片,採用0.18微米的數位/類比混合信號製程,將數位基頻功能、類比基頻功能和電源管理功能集合於一顆基頻晶片中。
2003年展訊就曾率先在中國研發出擁有自主智財權的2G和2.5G手機晶片,並取得TCL、波導、廈新、海信、普天、科健等中國手機製造業者的採用。不過中國手機晶片業者未來除了TD-SCDMA標準研發外,在WCDMA與CDMA2000的領域裡仍很難跟國際業者做競爭。
TI與Qualcomm的跨世紀之爭,Qualcomm似乎在整體解決方案中能提供更多樣化的選擇,並以在CDMA之強勢基礎上大舉向WCDMA進逼,讓人不得不覺得Qualcomm有在這場3G晶片征戰中勝出的味道。
在PC市場成長趨緩與經營環境惡劣的影響下,業者為尋求企業的永續經營,紛紛跨足無線通訊領域,其中有一大部分業者就轉往下一世代手機晶片的研究發展, Intel是最典型的例子,台灣的威盛與聯發科都是如此,而這些業者要和傳統手機晶片製造大廠拼搏仍有非常大的空間需要努力。
Intel的理想是讓每台電腦都變成通訊工具,讓每台通訊工具都變成電腦。簡而言之,就是讓成千上萬的電腦、手機以及各種電子消費類產品都能夠隨時無線上網。目前,Intel的Centrino架構可說是發展最為成功的無線通訊模式,成功整合了802.11b和802.11g通訊技術的電腦晶片,可以讓筆記型電腦無線上網,使行動辦公的夢想實現。
下一個階段Intel將跨入3G無線通訊領域,在手機和PDA產品上,Intel還不是主導晶片廠商,但是,已經有超過50%的手機採用了Intel的 Flash晶片,Intel為PDA設計的Xscale處理器也得到大多數廠商的採用。目前Intel已耗資百億美元打造其通訊晶片王國,並研發出將語音、資料和存儲三大功能集成在一起的手機晶片,可以加強手機的功能協調,體積也可以做到更小,更具市場競爭力。
Intel早在2003年初就曾推出一款名為Manitoba的無線通訊晶片,包括一個400MHz的DSP、一個400MHz的XScale CPU和16MFlash。不過這顆晶片的市場反應並不理想,近期Intel推出了代號為Hermon的3G通訊晶片,其中包括一款雙模 UMTS/WCDMA解決方案,內含一套先進的接收器架構,協助在3G網路中運作的行動電話維持更高的訊號品質以及降低斷話率。同時採用XScale MSA架構的處理器、StrataFlash記憶體,而此處理器也將搭載完整的視訊會議功能。Hermon具備同屬XScale 家族的代號為Bulverde處理器的功能,但不會支援可以使Bulverde手機和PDA處理高端視頻應用的無線MMX(multimedia extensions)技術。同Bulverde一樣,Hermon也有一個拍照手機的版本,但Bulverde的手機和PDA可以拍攝400萬畫素的照片,而Hermon手機將限制在200萬畫素左右,但這依舊強於現在市場上的許多拍照手機。預計基於這種晶片的手機將在2005年初由華碩率先推出上市。
因在PC產業中的合作關係讓Intel積極尋求台灣業者支持外,Intel也針對南韓主要的手機業者,積極促進基頻晶片的供貨。目前除Maxon Telecom已決定在2004年年底推出搭載Intel基頻晶片的手機外,南韓其他手機業者如Samsung與LG等亦表示,只要性能獲驗證、條件談得攏,亦不排除採用Intel的晶片。目前由Qualcomm與TI(主導的南韓手機晶片市場,將因Intel的加入而出現版圖變化)。
威盛電子於2002年宣佈併購美國LSI Logic的CDMA標準產品設計中心後,VIA Telecom隨即創立,專注於發展下一代以CDMA為基礎的無線語音資料應用技術與積體電路。LSI Logic系於1997年與Qualcomm簽署CDMA的授權協定。也因為這層關係Qualcomm讓CDMA1x和CDMA2000技術的使用權,許可給了威盛電子旗下之Via Telecom。這一許可權的委授,使得Via Telecom能夠開發、生產和銷售CDMA1x、CDMA2000 1x ASIC。
目前在CDMA手機晶片上,威盛也已小有斬獲,不過客戶多集中在中國業者,包括東方通訊、廣州郵電等廠商,都已向威盛下單,預計2004年威盛手機晶片中國銷售量將達80萬顆,在3G晶片上威盛仍須加把勁,才足以趕上國際手機晶片業者。
台灣IC設計業者近年來在市場變遷及新競爭者進入的影響,正面臨轉型的重大關鍵時刻,由於台灣業者在IT產業浸淫許久,對於通訊產業的佈局還屬起步階段,在整體通訊產業架構的使用慣性下,台灣業者切入此一市場的難度不小,未來最有機會將是結合擁有2.5億市場的中國手機業者共同開發基於其市場特性之產品。
中國3G營運執照可望在2005年開放,隨者服務的推展對於終端產品的需求也將快速成長,加上中國自主技術標準TD-SCDMA勢必會被中國政府視為積極推動的重點,另中國保護主義作祟,未來國際手機晶片業者進入中國將面臨不平等的待遇,台灣業者可善加利用此一保護傘,結合中國手機業者共同發展。
ODM能力讓台灣業者近年來與中國業者的合作越趨於密切,中國手機業者多採用貼牌方式進行,未來此一合作模式在中國整體手機機構設計能力仍未提升下將持續下去,因此台灣晶片設計業者還可以依循這方式和國內手機生產製造業者合作得到利益,尤其是中國業者在成本考量下有機會採取新進業者提供之低成本晶片,如聯發科在DVD控制IC上的崛起過程。
3G應用服務在日韓獲得廣泛的接受,讓3G的未來前景嶄露曙光,預計換機需求將帶動另一波3G手機的大成長,晶片提供者的競爭也將逐漸白熱化,台灣等新進業者有機會透過相對開放平台WCDMA系統與更為封閉的中國TD-SCDMA做切入,加上手機的多媒體與高效能操作環境需求、晶片整合與節能要求,中國大陸晶片設計業者目前仍無法達到標準,短期有機會結合中國手機業者形成另一股新興產業勢力,進一步撼動國際晶片大廠的佈局,造成手機晶片業的重新洗牌。