從TI的 WANDA看WLAN與Cellular IC的整合趨勢

2004-01-12
GPRS+WLAN為行動數據服務最佳解決方案嗎?早在2000年第三代行動通訊系統(3G)仍未正式建置之前,許多研究人員與產業專家便已曾提出,GPRS加WLAN將是提供行動數據服務的最佳解決方案。
GPRS+WLAN為行動數據服務最佳解決方案嗎?早在2000年第三代行動通訊系統(3G)仍未正式建置之前,許多研究人員與產業專家便已曾提出,GPRS加WLAN將是提供行動數據服務的最佳解決方案。被稱為GPRS之父的芬蘭赫爾辛基科技大學Hannu Kari教授在2001年7月來台的一場演講中更指出,由於第三代行動通訊系統的投入成本過高且推展不易,未來的行動數據服務將是以GPRS加WLAN為主流的解決方案。雖然Hannu Kari所提出論點並不為3G業者所認同,不過從第三代行動通訊系統的建置至今仍無明顯進展,以及近兩年來WLAN應用漸普及的情形來看,Hannu Kari的預言似乎已有部分實現了。  

暫且不論GPRS加WLAN的行動數據服務解決方案是否能完全取代3G,但是此項方案眼前便面臨到:系統服務業者的營運模式(business model)的選擇;以及終端產品是否能配合等兩個重要的障礙。前者牽涉到系統服務業者如何從WLAN服務獲利,而不至於排擠到既有GPRS數據服務的營收,甚至是未來3G的推廣等問題;後者則在於如何在省電、小尺寸、低成本的前提下整合GPRS與WLAN所需之內部元件。這兩個問題至今仍是全球各行動通訊服務業者、無線通訊半導體製造商、無線通訊終端廠商、以及各國政府推廣整合行動通訊網路與無線區域網路相關計畫積極尋求解答的難題。  

本文的討論將以GPRS與WLAN晶片的整合為重點,從各無線通訊半導體廠商相關產品的發展現況的角度來看GPRS與WLAN晶片的整合技術與未來發展趨勢。  

從TI發表「WANDA」談起  

今年(2003)三月的美國行動通訊與網際網路協會(CTIA)在紐奧良舉辦的研討會中,德州儀器(Texas Intruments)正式發表採用該公司OMAP處理器平台的三模(GSM/GPRS、Wi-Fi、Bluetooth)系統無線PDA解決方案「WANDA」(Wireless Any-Network Digital Assistant);而在會場上另一家無線通訊產品製造商GTRAN Wireless則力推Wi-Fi與CDMA系統的解決方案。這兩家公司雖然皆提出整合蜂巢式行動通訊與無線區域網路整合的解決方案,不過,從設計與製造技術來看,這兩家公司間卻有著明顯的差異。最大的不同即在於TI所提供的是完整的終端晶片組解決方案,而GTRAN Wireless所提出的則是目前較常見的整合式模組,也就是將WLAN與CDMA兩套系統的晶片整合成模組化的無線數據卡,而非一套完整的終端解決方案。  

根據TI所公布的規格,這款三模無線PDA的原始設計概念架構包括:「OMAP 1510」處理器、「TNETW1100B」802.11b基頻與MAC整合晶片、「TCS2100」三頻GSM/GPRS晶片組以及「BRF6100」藍芽晶片等主要晶片組;另外內建32/64MB NAND/MDOC Flash與64MB SDRAM記憶體,並支援240x320 QVGA規格的觸控式螢幕、以及30萬畫素的數位相機等功能。事實上,TI對於這款概念設計的訴求重點,除了在於該公司的OMAP平台外,還在於強化電源管理與縮小內部晶片面積。例如:在電源管理的部分,TI強調「WANDA」的WLAN模組在待機模式中,電力耗損僅有1mA,即便在運作模式中亦僅需 250mA,將可在GSM處於待機模式下,持續透過WLAN上網8.5小時;而在尺寸方面,「WANDA」的體積則僅有一般PCMCIA卡的1/3,已可設計在目前的智慧型手機或PDA中。  

高階晶片組平台成為無線通訊 半導體廠商競逐重點  

嚴格來說,自TI發表「WANDA」架構後,其他無線通訊半導體廠商並未如TI一樣在整合GPRS與WLAN上做文章,反而是強調支援多媒體功能的高階晶片組平台,例如:意法半導體(STMicroelectronics; STM)推出開放式多媒體晶片組平台「NOMADIK」;摩托羅拉(Motorola)更推出可支援藍芽、WLAN、及各種行動通訊標準的多媒體晶片組平台「MXC」(Mobile Extreme Architecture) 。  

至於飛利浦(Philips)、英飛凌(Infineon)、以及新加入基頻市場的Intel仍以發展完整的多媒體手機晶片組平台為主,並未加入支援WLAN的功能。  

比較TI的「WANDA」、STM的「NOMADIK」、以及Motorola的「MXC」三者,「WANDA」的核心處理器「OMAP1510」採用的是ARM925搭配TMS320C55x DSP核心,「NOMADIK」則採用ARM926EJ-S核心的CPU,而「MXC」更採用ARM11核心的CPU。換句話說,或許如TI所強調的,在整合GPRS、藍芽與WLAN的目標下,降低功耗、減低成本才是「WANDA」的競爭力所在,但這也反映出這是發展WLAN/GPRS整合無線終端在功耗、價格與性能間不得不的折衷方案。  

除了功耗的問題外,如何將WLAN與GPRS晶片合而為一,既能縮小晶片面積又能避免彼此間干擾,以及決定通訊模式優先權等議題表1,而非如同無線數據卡一般僅將兩套晶片並列,都是晶片設計廠商所面臨的難題。  

以目前的產業現況來看,具有能力投入相關技術研發工作的多屬於TI、STM等類的半導體大廠,其他中小型廠商多僅能投入模組化產品的研製工作,更何況攸關系統運作順暢與否的基頻晶片設計know-how亦掌握在少數大廠。凡此種種,都將影響WLAN/GPRS整合晶片朝向低價化、普及化的發展。  

整合WLAN功能是否為當務之急?  

綜觀無線通訊IC市場的發展趨勢,此一市場的成功因素仍不外乎提供完整的產品與技術支援、良好穩定的上下游合作關係。進一步從大廠的產品策略來看可發現兩個重要的產品發展方向:一是以完整解決方案進軍2G或2.5G的主流手機市場,既可滿足大廠對於手機產品快速問世的需求,又可擴大其在手機代工廠商較多的亞洲市場佔有率;另一則是積極開發高階的基頻IC,如雙處理器或整合記憶體的產品,以搶佔多媒體手機或3G手機的市場先機。  

由此觀之,在WLAN應用服務仍未明朗化之際,以及市場需求不明的情形下,各無線通訊半導體廠商短期內仍以發展多媒體晶片組或是整體解決方案為主要產品策略,發展WLAN/GPRS整合晶片仍非半導體廠商的當務之急。  

不過,從ITU積極規劃整合各種無線通訊標準的下一代無線通訊系統、TI與Intel等半導體大廠投入多模無線通訊晶片解決方案的研發、以及各國政府對於 WLAN/GPRS雙網系統的推動等動向來看,短期內仍將有助於帶動筆記型電腦或PDA用無線通訊雙模卡的成長,長期來看,若能順利解決系統服務業者營運模式的問題,並吸引手機大廠的投入,將有助開拓WLAN/Cellular雙模晶片組與終端產品的市場空間。  

(作者現為工研院經資中心產業分析師)  

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