全球3G市場邁向成長期 WCDMA手機與晶片業者各出奇招

2005-12-02
2005年全球3G服務崛起,而3G行動通訊主流技術為WCDMA、CDMA2000 1X EV-DO/EV-DV,以及TD-SCDMA。自NTT DoCoMo在2001年10月推出FOMA,以及SKT和KTF於2002年5月開始提供CDMA2000 1X EV-DO服務後,全球行動通訊產業正式邁入3G時代...
2005年全球3G服務崛起,而3G行動通訊主流技術為WCDMA、CDMA2000 1X EV-DO/EV-DV,以及TD-SCDMA。自NTT DoCoMo在2001年10月推出FOMA,以及SKT和KTF於2002年5月開始提供CDMA2000 1X EV-DO服務後,全球行動通訊產業正式邁入3G時代。至於TD-SCDMA則因中國大陸政府尚未開放3G營運執照,預計相關行動通訊服務商至2006年才會正式開啟商業化服務。  

就3G行動通訊技術發展來看,WCDMA是基於GSM網路演進的3G標準,升級過程中許多核心網路設備可以重複利用,因此成為大部分GSM/GPRS行動通訊服務商邁向3G升級時採用的技術。CDMA2000 1xEV-DO/EV-DV則是CDMAOne網路升級的必然技術選項,因沿用CDMAOne的頻譜資源及核心技術,因此升級過程僅須更新基地台的通道卡及軟體,成本相對於GSM/GPRS升級至WCDMA網路來得低。在上述技術升級路徑下,WCDMA成為歐洲和亞洲市場主流的3G行動通訊技術,CDMA2000 1xEV-DO/EV-DV則以日本、韓國和北美為主要市場(圖1)。  

全球3G手機用戶數持續上升  

全球3G行動通訊用戶數成長趨勢如圖2所示,在2004年以前,CDMA2000 1x EV-DO是全球主流的3G行動通訊技術,主因係南韓行動通訊服務商SKT和KTF在2002年5月推出CDMA2000 1x EV-DO服務以來,短短兩年半內累積用戶數至約950萬用戶。其後,日本KDDI和北美Verizon陸續推出商用化服務,挹注CDMA2000 1xEV-DO用戶數成長動能。截至目前,全球已有129個行動通訊服務商開展CDMA2000 1x行動通訊服務,其中有22個業者已推出1x EV-DO商用化服務,不過就區域分布分析,主要仍集中在日、韓、美洲及東歐地區。  

全球WCDMA服務的發展緣起於NTT DoCoMo,在2001年10月推出FOMA服務,但初期受限於網路覆蓋率不足、手機重量和耗電性能不佳,以及行動內容和應用服務不足等影響,直到兩年後用戶數才突破100萬戶。不過自2003下半年起,受惠於NTT DoCoMo大幅調降數據服務費率、網路覆蓋率突破九成,以及WCDMA手機品質大幅改善,帶動FOMA用戶數扶搖直上,截至2005年止FOMA累積用戶數已突破1,600萬。  

除日本NTT DoCoMo外,自2003年3月起Hutchi-son陸續在英國、義大利和奧地利推出以「3」為品牌名稱的3G行動通訊服務,開啟西歐第三代行動通訊服務新紀元。一年半後,礙於UMTS執照發放時限規定,西歐主要行動通訊服務商如Vodafone、T-Mobile、Orange、KPN、TIM、mmO2、Telefonica Moviles、TeliaSonera和SFR等,亦陸續啟用UMTS商用服務,截至2005年7月止,全球已有68個WCDMA業者開啟商用服務,累計用戶數則逼近3,500萬。  

日韓3G手機業者率先崛起  

分析NTT DoCoMo和Hutchison等早期跨入3G行動通訊服務業者的推展經驗,缺乏吸引用戶的3G手機是導致用戶裹足不前的重要因素之一。早期的3G手機普遍面臨2G和3G網路的交接(Handover)問題,同時在重量、省電性和附加功能等方面均不若發展已臻成熟的2G/2.5G手機,因此早期的3G行動通訊服務商相當仰賴手機製造商提供客製化功能產品,也造就日、韓廠商在3G手機市場的崛起(表1)。  

NTT DoCoMo採虛擬垂直整合模式  

從初期專屬的個人數位系統(PDC)到採用開放標準的IMT-2000 WCDMA或是CDMA2000 1x技術,日本行動通訊服務商均扮演著統合手機廠商的關鍵角色,從擬定手機規格到產品研發和外觀設計等,均高度參與和涉入。  

以FOMA手機產品為例,NTT DoCoMo在上游關鍵晶片部分是與瑞薩和德州儀器合作,共同開發支援WCDMA和GSM/GPRS系統的雙模手機單晶片LSI,並提供和授權整合此LSI的3G手機平台—共用軟體平台(Common Software Platform)給手機製造商,協助製造商因應越來越複雜的3G服務和應用需求,進而降低成本和改善3G手機產品的上市時程。這套軟體平台包含共通服務與功能的中介軟體(Middleware)、作業系統客製化模組、驅動程式樣版、應用軟體樣版、個人電腦版的手機模擬器,及各式各樣開發工具說明文件,並和Linux及Symbian相容。其中,Linux是由NTT DoCoMo、NEC和Panasonic Mobile Communications共同開發,Symbian版本則由NTT DoCoMo和富士通共同發展。  

基於上述合作模式,初期NTT DoCoMo仍沿襲過去PDC時代的「獨家式」合作策略,由NEC、富士通和新力獨家供應3G手機,而夏普、三洋等大廠則供應給J-Phone。  

但後來NTT DoCoMo警覺對手J-Phone主打的Sha-mail行動寫真服務極具潛力,因而開始和擅長影像處理的夏普合作推出3G照相手機產品,打破「獨家式」供應規則;同樣地,NEC也開始和J-Phone合作供應其所需的3G手機。  

NEC率先切入Hutchison供應鏈  

NEC在布局3G海外市場上,於1999年和西門子共同成立Mobisphere,為歐洲市場共同開發3G網路系統,其後,NEC在2002年10月入股「和信黃埔」集團旗下的Huthison Telecom和Hutchison 3G HK,取得和全球Hutchison 3G合作的機會。  

2003年起,NEC推出WCDMA手機e606,出貨約200萬支給Hutchison,2004年再接再厲推出新一代機種e313和e616,前者為直立形機種,兩者均具有GPRS功能,而e616還有定位服務(Location-based Service)功能,同時也較e606的重量減輕約15%,及通話時間延長兩倍。在e616的助威下,NEC在2004年WCDMA出貨量約400萬支,成為WCDMA出貨量領先廠商之一。  

除NEC之外,其餘日系廠商如夏普和三洋則供應Vodafone WCDMA手機。其中,夏普在2004年3GSM發表V801SH,具雙彩色螢幕、百萬像素照相鏡頭,同時重量僅126公克,在功能上與諾基亞、NEC、三星等的3G產品相比毫不遜色。  

不過,2005年以前日本以外的海外市場僅Hutchison在3G手機的採購量較大,其餘切入Vodafone或其他歐系行動通訊服務商的全年出貨量規模不大。  

樂金放眼全球前三大  

樂金很早投入研發WCDMA產品,在2002年世界盃時便已開始進行WCDMA手機試產,目的是希望藉由切入高階WCDMA產品,將其塑造為歐洲市場高階手機製造商。樂金於2004年5月宣布開始供應Hutchison約300萬支WCDMA手機U8110,稍後並追加至400萬支,成為繼NEC和摩托羅拉後的主要3G手機供應商之一。由於U8110電池壽命長,同時客戶對其外觀接受度高,因此樂金亦隨後切入Orange、T-Mobile和TIM,其2004年WCDMA手機出貨量達390萬支。  

相較於樂金,三星在2004年亦針對歐洲市場推出第一款WCDMA手機SGH-Z105,具備雙彩色螢幕、重達120~130公克以及可180度旋轉的照相鏡頭。由於採購量最大的Hutchison已先後和NEC、摩托羅拉和樂金建立採購關係,因此三星目標客戶設定在T-Mobile、TIM、Orange等,但2004年實際出貨量僅約樂金的十分之一左右。  

一線大廠後來居上 3G市場陷入激戰  

相較於日韓廠商挾其擅長於折疊式手機及影音多媒體功能,因而在WCDMA手機上市時程領先並獲得消費大眾歡迎,諾基亞、摩托羅拉、索尼愛立信和西門子等品牌大廠在2003~2004年間WCDMA手機出貨顯得較弱勢。其中,諾基亞在2004年仍將目標放在維繫其三成以上市占率的主流市場,對於尚未成氣候的3G產品尚未積極投入,直至2004下半年才開始憑藉其品牌知名度及其WCDMA手機7600成功地在歐洲打入T-Mobile、E-Plus和mmO2等行動電信服務商。  

摩托羅拉在2004年3GSM展出兩款WCDMA手機A1000和E1000。A1000主打企業市場,提供視訊會議、1.2MP照相功能,並且支援MPEG4、MP3、HTML瀏覽以及Word、Excel、PowerPoint和PDF閱讀功能。E1000同樣是直立型手機,但主打高價位消費性市場,提供AGPS的定位服務、即按即說(Push-to-talk, PTT)、雙向影像電話、1.2MP相機功能、內建MP3以及行動網際網路接取功能。這兩款手機皆於2004下半年上市,並於2005年第一季開始量產。  

索尼愛立信則隨著3G服務逐漸起飛,市場對於無線多媒體產品需求明朗化,索尼愛立信挾其影音產品與局端設備領先能力,市場競爭力亦趨強化,目前已在西歐獲得UK Hutchison 3G、UK Vodafone、UK Orange以及亞太地區Japan Vodafone KK和Australia H3G的青睞。  

WCDMA核心晶片換主角 應用處理器勝出  

WCDMA和2G/2.5G手機在產品架構有相當大的差異,因而對現階段2G/2.5G關鍵零組件供應體系產生相當大的衝擊。首先,2G/2.5G手機主要是以語音功能為主,因此產品運作以基頻晶片為中心,並內含嵌入式微處理器作為資料處理之用。3G手機則是數據處理導向,語音僅為手機提供的功能之一,因此微處理器躍居手機運作的核心,基頻晶片反落居附屬角色。上述轉變,使得原先在手機關鍵零組件扮演關鍵角色的基頻晶片廠商在3G時代面臨微處理器廠商相當大的挑戰。  

目前2G/2.5G基頻晶片供應商主要有德州儀器、飛思卡爾、英飛凌、飛利浦和傑爾系統,其客戶供應關如表2所示。進入3G世代後,隨著日系廠商早期切入西歐WCDMA市場,使得日系晶片供應商如NEC和三菱在3G晶片供應鏈亦嶄露頭角。此外,高通、EMP、德州儀器和飛思卡爾分別因早期進行研發及客戶搭配關係,自2005年第一季開始亦分別宣布推出3G晶片解決方案,預計將占有一席之地。  

德州儀器以OMAP卡位  

德州儀器在2.5G世代便已推出OMAP應用處理器,並針對不同通訊協定及應用區隔推出一系列產品,隨著應用處理器成為3G手機的核心,德州儀器順勢在3G關鍵零組件市場卡到關鍵位置。德州儀器目前推出基本型多媒體應用處理器及高效能應用處理器,可搭配3G基頻和射頻晶片使用,目前已經搭配NTT DoCoMo的FOMA手機出貨。  

此外,德州儀器另推出包含數位基頻、類比基頻、GSM/GPRS射頻收發器,和WCDMA射頻收發器四顆晶片的WCDMA手機參考平台,提供客戶完整的解決方案。  

高通提供完整UMTS參考設計  

高通和德州儀器類似,提供完整功能的UMTS手機參考設計。高通的MSM 62XX系列晶片分別針對純3G語音和完整數據處理功能的3G手機提供不同的設計。在入門級晶片解決方案方面,MCM6200晶片組的參考設計並不包含應用處理器(圖3),主要針對低成本語音與數據需求特性。在多媒體應用級方案方面,MSM 6250整合型應用處理器整合包括藍芽基頻、全球衛星定位系統(GPS)基頻、WCDMA/GPRS/GSM數據機、Java加速器和MPEG加速器等元件,功能十分完整。至於高階6275系列,除具備6250功能外,主要著重在支援傳輸速率更快的HSDPA標準,及影像編解碼功能。目前採用高通解決方案的手機品牌大廠包括三星、樂金和NEC。  

英飛凌考量成本 結盟其他業者  

英飛凌目前基頻晶片技術仍止於2.5G手機標準,於3G手機基頻晶片的研發成果相當有限。雖然於2003年2月英飛凌已提出和Zyray、丹麥無線設計(Danish Wireless Design)及英飛凌子公司Comneon合作研發的WCDMA解決平台方案,為考量節省成本,結合英飛凌S-Gold的2.5G平台和Zyray的WCDMA基頻晶片,適用GPRS和EDGE標準,並支援過渡到3G之需。此外,Zyray的WCDMA輔助處理器包含ARM926微處理器核心,並支援MPEG編碼器以及提供一系列外接的無線介面如藍芽和GPS。2003年3月,英飛凌收購美國Morphics,以加強3G晶片研發,之後並與華為聯手研發低價WCDMA解決方案及相關技術。目前,採用英飛凌WCDMA解決方案的客戶包括西門子以及華為。  

飛思卡爾拜摩托羅拉之賜 累積多量出貨  

飛思卡爾是少數兼具手機及晶片生產的公司,其在近兩年推出i.200、i.250及i.300平台,希望透過提供完整的手機解決平台方案,包括軟硬體及開發環境的建置,減少手機廠商開發產品難度。  

面對下世代手機的功能趨勢,之前摩托羅拉在基頻處理器上採取「模組化」策略,例如除眾所周知的i.200、i.250及i.300平台外,i.MX家族訴求多媒體應用,i.JV提供完整Java軟體解決方案,i.IM提供軟、硬體配套之影像擷取技術,i.BT則提供藍芽應用,因此手機廠商確定其產品功能後,便可依摩托羅拉不同產品模組選取需要的元件。例如以摩托羅拉所推出的i.SMART平台參考設計,便是以i.250平台為基礎,再加入i.MX、i.IM等功能模組。  

而針對WCDMA市場飛思卡爾則推出MXC(Mobile Extreme Convergence)雙核心處理器架構,目前有MXC300系列,針對EDGE則為MXC275系列。飛思卡爾推出的WCDMA參考設計包含4顆晶片,分別是i300基頻處理器、Dragonball(i.MX)應用處理器、MPEG4輔助處理器和WCDMA/GSM數位介面。雖然飛思卡爾現有的解決方案並不像德州儀器或高通承諾將提供1~2顆晶片的解決方案那樣精簡,但由於摩托羅拉是早期切入西歐WCDMA手機供貨的製造商之一,因此飛思卡爾的WCDMA解決方案已累積相當多的出貨量。  

EMP單純晶片設計  

易利信手機平台技術授權公司(EMP)是易利信旗下的手機解決平台方案的一部份,是一家單純手機晶片設計公司,在基頻、射頻晶片分別交由德州儀器與飛利浦代工。目前提供GPRS-G100/G200/G300、EDGE-E100與WCDMA-U100解決平台方案,特別是WCDMA產品,除高通外,是市場上最成熟之一的解決平台方案,包含通訊協定軟體、應用軟體平台,及硬體晶片組,硬體晶片組包括整合雙模GSM/GPRS與WCDMA基頻、射頻、電源管理,及搭配RFMD或Skyworks的功率放大器。  

3G市場展現新局面  

歷經四年蟄伏,2006~2007年全球3G行動通訊服務將進入成長期,擺脫過去由SKT、KTF、KDDI、NTT DoCoMo、Hutchison和Vodafone獨撐大局,邁向由眾多行動通訊服務商力推3G服務的發展態勢。隨著3G服務市場發展明朗化,一線品牌大廠如諾基亞、三星和索尼愛立信的3G產品也在2005年陸續到位,預計在2006年將對NEC、摩托羅拉和樂金等先行廠商帶來強大競爭壓力。此外,由於2G/2.5G和3G晶片解決方案在架構上有很大差異,缺乏應用處理器核心能力的晶片廠商將在3G世代面臨嚴酷挑戰。目前,雖然高通和EMP產品已廣為各手機品牌製造商採用,但進入2006年包括德州儀器、英飛凌和飛思卡爾的解決方案均會更成熟,也將為這兩家主要3G晶片業者帶來新衝擊。  

(本文作者為資策會MIC資深產業分析師)  

(詳細圖表請見新通訊58期12月號)  

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