3G手機(jī)技術(shù)發(fā)展與設(shè)計架構(gòu)(1)
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當(dāng)2G繁華日漸消退、3G曙光顯現(xiàn)之際，3G通訊競爭則是充滿變數(shù)；展望未來，3G技術(shù)誰將主宰沉??？攤開各大市調(diào)研究機(jī)構(gòu)對于行動通訊報告，從中不難發(fā)現(xiàn)對3G手機(jī)發(fā)展大都抱持樂觀想法。例如，行動電話半導(dǎo)體市場在2009年時規(guī)模將上看400億美元，3G手機(jī)用晶片數(shù)量也遠(yuǎn)高于目前2G手機(jī)…等趨勢。
雖然還沒有一個單位或?qū)＜夷芫_地預(yù)測出3G行動電話大展鴻圖時刻，但…眾多通訊業(yè)者早已虎視眈眈，專心研發(fā)自家產(chǎn)品，期望能在下一個手機(jī)新通訊時代中佔(zhàn)有一席之地。
隨著UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）手機(jī)（涵蓋日本以亞洲所稱的「W-CDMA」以及歐規(guī)TD-CDMA的「UMTS TDD」），已在2005年逐漸發(fā)展出其概略雛形，并在2006年其趨勢已大勢底定。因此，可以見到各級3G晶片大廠開始針對3G市場做了各式佈局，以便在市場成熟之際來個躬逢其盛。比方說，在3G晶片最受矚目的德州儀器（TI）及高通（Qualcomm）龍頭寶座競爭值得期待之外，另有易利信手機(jī)技術(shù)平臺事業(yè)部（EMP）、飛思卡爾（Freescale）、英飛凌（Infineon）及Agere等業(yè)者也都來頭不小，大舉進(jìn)駐3G晶片市場。甚至在全球個人電腦銷售逐漸趨緩下，IT巨人英特爾（Intel）也挾著雄厚研發(fā)實力及人脈，試圖進(jìn)攻3G手機(jī)用處理器市場。
■收購重組、策略投資 全面攻略3G巨大商機(jī)
事實上，以英飛凌、飛思卡爾…等廠商在3G晶片市場積極與耀眼表現(xiàn)，除了能夠揮別過去2G／2.5G通訊時代獨(dú)大廠商壟斷陰影，更能為自家廠商發(fā)展出另一番格局。不過…要能進(jìn)入3G晶片市場不是一件簡單的事情，這些廠商要能快速發(fā)展出既成熟又創(chuàng)新解決方案之際，還得要面對德州儀器及高通兩大主力在市場上的挑戰(zhàn)。
3G手機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)可以被歸類為一項應(yīng)用平臺，無論是客戶還是電信運(yùn)營商都可以做多種配置的選擇，例如：影像傳輸、MP3播放、通話等功能都能藉由這個平臺來加以實現(xiàn)。在如此激烈地競爭之下，當(dāng)國際級廠商發(fā)展到某種程度時，難免總會出現(xiàn)創(chuàng)新匱乏；因此，便有了合併／收購趨勢，再向下細(xì)分領(lǐng)域具有創(chuàng)新技術(shù)的小中型廠商，將可擴(kuò)大廠商的創(chuàng)新研發(fā)能力的最佳途徑，也是3G廠商藉以增加知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢一種方式。至于這些被合併／收購的中小型廠商來說，當(dāng)在市場上發(fā)展到一定規(guī)模后，欲再進(jìn)一步提升，將可能面臨到技術(shù)門檻、資金缺口及市場行銷等多方面限制，若能以合併／收購方式，或許能尋覓到一個可靠的大公司，這也不失為是一項明智抉擇。
在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，收購?fù)緩交蛟S是廠商發(fā)展的一項自然法則；不過話說回來，單以收購方式來加快進(jìn)入市場速度，相對而言其成本也相當(dāng)可觀。因此，除了收購方式之外，另外再建構(gòu)合資企業(yè)，除了可以共同研擬市場投資戰(zhàn)略，還能建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，也是一項具時效性的方法。當(dāng)3G手機(jī)跨足商機(jī)巨大通訊市場之際，晶片廠商自然而然地透過收購重組、策略投資及戰(zhàn)略合作…等動作，藉此擘劃出3G市場的另一項技術(shù)法則，將使通訊半導(dǎo)體領(lǐng)域競爭日趨白熱化。
■從應(yīng)用面角度來看3G行動通訊技術(shù)發(fā)展
至今，3G行動電話晶片廠商所開發(fā)的解決方案，大致上以兩個方向為主。其一，因應(yīng)成本考量，則是以基本功能、低成本發(fā)展，怎樣設(shè)計方式能夠降低成本就以該設(shè)計方式為主體，不再另行設(shè)計過于復(fù)雜功能，以中、低階應(yīng)用需求消費(fèi)族群為主。其二，在可接受成本范圍之內(nèi)，不斷地增加更多應(yīng)用項目，資料傳輸速度更快，終端服務(wù)更趨完備，主要面對的是中、高階應(yīng)用消費(fèi)族群。一般來說，3G行動通訊將會以上述兩種方式持續(xù)進(jìn)展，我并不覺得一定誰會取代誰。這就像電腦產(chǎn)業(yè)中的Celeron低成本解決方案及Pentium高性能晶片相類似，分別佔(zhàn)有其廣泛應(yīng)用市場。
▲針對價格敏感3G市場解決方案，未來不會只是提供語音業(yè)務(wù)為主要市場，即使保留基本功能也超越2G所能達(dá)到的性能，使終端消費(fèi)者盡享3G通訊功能。（劉家任攝影）
從應(yīng)用面的角度來思考，3G通訊應(yīng)用主要服務(wù)是集中在數(shù)據(jù)傳輸方面，提供符合使用者能夠接受的高速網(wǎng)路服務(wù)；不過，還是有其差異性。比方說應(yīng)用在互動式影像電話、數(shù)位廣播電視等多媒體整合，就可以被歸類到高階應(yīng)用，是新一代行動通訊技術(shù)；若只是要求能夠擁有較佳通話等基本功能要求，則屬于低階應(yīng)用，主要和2G／2.5G行動通訊相互競爭。雖然3G手機(jī)所耗費(fèi)成本高，不過3G頻譜利用率較高，因此通話費(fèi)用將比2G來得低上許多。不過，倘若3G技術(shù)只是用在低階行動通訊，這便顯得有點(diǎn)大材小用，無法體現(xiàn)出3G通訊的價值所在；雖然3G手機(jī)晶片所使用晶圓面積比2G晶片大，不過由于半導(dǎo)體工藝持續(xù)精進(jìn)，加上晶片產(chǎn)生良率提升之后，手機(jī)制造成本就會下降到與目前所使用的2G／2.5G手機(jī)價格相去不遠(yuǎn)。
另外，若3G手機(jī)只用于高階市場中，如此一來3G技術(shù)應(yīng)用將有所侷限。因此，必須為各類型等級的應(yīng)用市場提供種類齊全手機(jī)（超低成本ULC手機(jī)除外），其隱性的好處在于3G晶片制造業(yè)者所面對難題，便是如何針對不同功能及價格設(shè)計出等級差異的晶片組，晶片所能提供的功能將影響晶片尺寸，而晶片尺寸又與價格息息相關(guān)。
全球3G市場以那個應(yīng)用層級作為市場主力，首先要先行了解市場容量及使用者對3G行動通訊的接受程度。目前，3G手機(jī)還是比2G手機(jī)貴上許多，價格高低將直接左右市場普及程度，當(dāng)價格能夠在量產(chǎn)中達(dá)到可以接受的程度，3G大眾市場就會出現(xiàn)，預(yù)計會在2008年或者2009年之后，3G手機(jī)普及率將佔(zhàn)到全球手機(jī)銷量的50％，2G及3G手機(jī)兩者價格差異將會有所拉近，3G將成為運(yùn)營商認(rèn)可的技術(shù)。因此，在短期內(nèi)還不會出現(xiàn)低成本需求，一旦這需求逐漸擴(kuò)大，也就表示3G晶片集成度及對系統(tǒng)要求也必須有所提升。
■單晶片技術(shù) 手機(jī)晶片不變的發(fā)展模式
可以肯定的是3G行動通訊時代到來將唿應(yīng)「多媒體行動電話應(yīng)用」時機(jī)，舉凡多媒體、游戲、影像傳輸、數(shù)位電視…等應(yīng)用，都將成為3G手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配備，屆時具備完善配套措施3G手機(jī)晶片設(shè)計端，則必須朝向強(qiáng)大多媒體整合功能。因此，目前主流晶片廠商分別在一定程度上加強(qiáng)了產(chǎn)品的多媒體功能，陸續(xù)有相關(guān)集成化產(chǎn)品推出。
▲為減少3G結(jié)合2.5G射頻端技術(shù)成本，相較于成熟的2.5G射頻元件可將改採用CMOS制程；而另一方面的3G射頻元件則考量效能問題，則維持GaAs與CMOS制程方式并存。（資料來源：工研院IEK-ITIS計畫）
另一方面，在單晶片技術(shù)持續(xù)成熟，加上晶片組也在廠商策略運(yùn)作之下，手機(jī)晶片便走向單晶片方向來發(fā)展，就如同德州儀器所發(fā)展的GSM／GPRS單晶片行動電話設(shè)計方式，便能嗅出行動電話的單晶片技術(shù)已導(dǎo)入商業(yè)化應(yīng)用，甚至在未來極有可能成為下一代行動電話晶片技術(shù)中的一股趨勢。綜觀廠商所發(fā)展的單晶片技術(shù)，不但同時整合基頻處理器、DSP、射頻、電源管理、記憶體等元件，更藉由CMOS制程工藝應(yīng)用，達(dá)到體積尺寸、低耗電量與成本控制等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，廠商也將此定位在新興市場中的超低價手機(jī)技術(shù)，如：中國、印度等地區(qū)，在目前階段看來，已逐漸獲得手機(jī)相關(guān)系統(tǒng)市場廠商注意。將可預(yù)料行動電話單晶片技術(shù)，在未來3G行動通訊市場中有其影響力，并對其它想要或已經(jīng)投入3G晶片設(shè)計廠商造成不小壓力。
▲3G Wireless Function的單晶片解決方案。（資料來源：工研院IEK-ITIS計畫）
以過去2G／2.5G晶片發(fā)展技術(shù)作為經(jīng)驗來觀察，在中、低階市場架構(gòu)中，其晶片組設(shè)計以基頻及射頻方向作為整合，并以媒體處理器來分野出產(chǎn)品差異化特質(zhì)。另外，在架構(gòu)屬性較為復(fù)雜，主要是以效能為高階應(yīng)用市場，則是往容易整合的數(shù)位邏輯電路來設(shè)計，以單晶片技術(shù)將基頻處理器及應(yīng)用處理器整合為一個單晶片，採用這項設(shè)計方式主要是為了提升晶片附加價值，方便以進(jìn)行差異化設(shè)計，如：多功能、高效能、低耗電性或減少尺寸…等。
至于3G晶片組設(shè)計演進(jìn)模式，目前重點(diǎn)是以成本作為導(dǎo)向中、低階應(yīng)用市場，仍將藉由基頻處理器、射頻與相關(guān)基本電路的整合來創(chuàng)造成本優(yōu)勢，雖然目前發(fā)展尚有技術(shù)門檻，但基于技術(shù)持續(xù)發(fā)展，加上工藝制程對于晶片功能與集成度的影響、演算法及電路設(shè)計技術(shù)都是發(fā)展過程相當(dāng)重要的部份。而在著重在效能應(yīng)用的高階市場中，則藉由相關(guān)高階處理器（基頻與應(yīng)用處理器）整合，進(jìn)一步提昇晶片整體效能與并降低晶片耗電量（其發(fā)展及設(shè)計方式如下圖所示）。
▲行動電話核心晶片發(fā)展技術(shù)藍(lán)圖，基頻處理器（Baseband Processor；BBP）、應(yīng)用處理器（Application Processor；A-CPU）。（資料來源：工研院IEK-ITIS計畫）
■新一代手機(jī)通訊晶片競爭 誰將成為3G市場贏家？
未來3G行動通訊將會怎么發(fā)展？值得大家期待，不過相信3G手機(jī)終端產(chǎn)品發(fā)展后端，個性化設(shè)計需求將無可避免。換句話說，就是在手機(jī)功能特性、效能反應(yīng)、外觀設(shè)計…等各方面都會被使用者要求具備個性化。有鑑于此，半導(dǎo)體廠商必須要能設(shè)計出靈活的解決平臺，而且在滿足個性化需求的同時，還能使終端廠商獲得規(guī)模效益。因而，晶片及終端設(shè)備廠商如何透過靈活技術(shù)，以軟、硬體實現(xiàn)更多3G手機(jī)晶片應(yīng)用開發(fā)設(shè)計，將個性化設(shè)計需求與大量生產(chǎn)良率兩者合而為一，將是3G晶片廠首要面對的一項挑戰(zhàn)。
再者，3G晶片產(chǎn)業(yè)誰最具有市場利基？許多產(chǎn)業(yè)專家不約而同地指出，在手機(jī)晶片多元化發(fā)展競爭下，將有利于打破過去壟斷局面，而手機(jī)廠商也樂見這個態(tài)勢。再看到飛思卡爾、英飛凌等廠商積極動作，欲在3G正式興起的重要時機(jī)，能在晶片市場中添增本身的競爭籌碼。嚴(yán)格來說，3G晶片市場不同于2G／2.5G時代，這是因為到目前為止還沒有一家能夠呈現(xiàn)絕對獨(dú)大的情況；因此形成市場機(jī)會皆為均等，并拉到同一條起跑點(diǎn)上。而再經(jīng)過3G手機(jī)市場重新洗牌之后，各級廠商持續(xù)投入3G手機(jī)市場耕耘力度，可以預(yù)期未來不論是3G手機(jī)，還是3G晶片市場中的拼搏，將更為激烈。(52RD.com)
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