Combo Chip Ultrabook iPhone 5 On-board Tablet mSATA iPad 2 超輕薄筆電 3D IC Wi-Fi 平板裝置 鉅景科技 SiP 液態硬碟 PATA SoC GSM SSD 3G

行動裝置忙瘦身 SiP需求水漲船高

2011-10-03
蘋果(Apple)MacBook Air與iPhone、iPad的輕薄造型,已成為行動裝置製造商努力的新標竿。為達此一目標,除須充分利用寸土寸金的印刷電路板(PCB)空間外,元件的厚度也是不容忽視的設計考量。由於系統封裝(SiP)可提供高整合度與薄型化優勢,因此大受行動裝置市場的青睞,不但模組廠透過SiP整合各種無線通訊技術,處理器業者亦利用SiP技術來提升元件效能。不僅如此,相關SiP方案供應商也紛紛提出新的技術方案,以期進一步擴大市場範疇。
由蘋果(Apple)MacBook Air筆記型電腦與iPhone創造的行動裝置薄型化風潮,已成為電子產業發展的新標竿。為與蘋果對抗,除了英特爾(Intel)推出超輕薄筆電(Ultrabook)應戰外;三星(Samsung)趁新一代iPhone 5未如期亮相的機會,搶推GALAXY S Ⅱ智慧型手機。該手機具備4.27吋觸控螢幕、機身厚度僅8.49毫米,重量也僅116公克,不但比iPhone 4輕薄,更比強打輕薄特性iPad 2的8.8毫米還要薄,行動裝置的薄型化競賽儼然正式開打。

隨著行動裝置不斷薄型化,對於相關元件薄型化的需求也越來越高,而系統封裝(SiP)除了可提高元件整合度,進一步節省印刷電路板(PCB)空間外,對於元件尺寸的微縮與薄型化亦有一定的助益,因此SiP導入行動裝置的比重越來越高。而SiP模組化IC由於內建完整軟體,可讓終端產品製造商直接採用,因此業者也逐漸以模組化IC取代傳統模組產品。

平板開發一站購足 鉅景力推SiP統包方案

為證明SiP元件確實可順利導入終端裝置的設計,鉅景科技推出自行設計的平板裝置,減少系統廠商採用SiP的疑慮。該裝置於今年9月量產,但不會以鉅景科技自有品牌進行銷售,而是提供公板和SiP元件予客戶,或是以貼牌的方式販售。

圖1 鉅景科技總經理王慶善表示,該公司即將量產的平板裝置,採用韓國業者的處理器,並內建記憶體、GPS與Wi-Fi+藍牙等三種SiP元件。
鉅景科技總經理王慶善(圖1)表示,該公司推出平板裝置的主要目的,並不在於經營自有品牌,而是為了向客戶傳達鉅景科技的SiP產品用於平板終端系統中的可行性與優異效能。事實上,由於SiP方案內建多種異質元件,在系統印刷電路板上的電路設計、軟體等相當複雜,而系統整合商若慣用SoC,在對SiP元件缺乏足夠了解的狀況下,要在終端產品中導入SiP門檻將相當高,也導致業者對SiP元件望之卻步。因此,鉅景科技不但以整合多元化的異質晶片開發SiP元件,亦積極投入SiP軟體的研發,提供廠商涵蓋軟、硬體的統包方案,更推出實際可行的平板裝置產品,讓系統整合商不再恐懼應用SiP,並可把更多的研發資源放在產品差異化設計上。

另一方面,平板裝置的薄型化趨勢,也為SiP帶來新的契機。王慶善指出,平板裝置薄型化的要求,讓其內部的元件須進一步微型化,原因在於,觸控面板與電池已具備一定厚度,更薄型化的設計目前尚未問世,因此僅能要求元件置於電池以外的空間,而高整合度的SiP產品不但可減少元件的數量,亦可降低厚度、尺寸與整體裝置的重量。事實上,相較於一般目前市面上平均380公克的7吋平板裝置,鉅景科技的平板裝置僅350公克;且印刷電路板尺寸也較其他業者小二分之一至三分之一。

由於SiP可實現平板裝置對輕、薄與高效能的需求,因此SiP元件進駐英特爾提出的Ultrabook機會也相當大。王慶善認為,從鉅景科技的平板裝置即可證明SiP元件也可滿足Ultrabook外形輕薄的需求,因此可預期未來Ultrabook或以輕薄為訴求的消費性電子產品,皆將採用更多SiP元件。王慶善並指出,現階段鉅景科技SiP整合包括數位訊號處理器(DSP)/處理器+記憶體、記憶體堆疊,以及類比射頻(RF)+電源管理元件,未來將更加彈性的整合各種元件,強化市場競爭力。

薄型化行動裝置商機起 SiP mSATA模組優勢顯

隨著行動裝置不斷朝輕薄方向發展,對儲存單元的尺寸與厚薄度也益發要求,看準此趨勢,科統科技推出以SiP為基礎、支援小尺寸序列式先進附加介面(mSATA)的儲存模組,因應近期英特爾提出的Ultrabook與平板裝置對於支援mSATA技術的固態硬碟(SSD)的需求。

圖2 科統科技行銷業務部行銷業務處資深處長黃建義表示,目前該公司mSATA SSD模組主要客戶為中國大陸平板裝置製造商。
科統科技行銷業務部行銷業務處資深處長黃建義(圖2)表示,蘋果iPad 2朝更輕薄發展,其他業者群起效尤,促使平板裝置薄型化發展已成定局,對SSD的厚度也有所要求。

更甚者,英特爾Ultrabook開宗明義就是要採用薄型化設計,除了零組件外,內建的硬碟亦勢必進行薄型化,接口較小的mSATA SSD模組,即可派上用場。

mSATA SSD模組僅名片大小,具備不占空間的優勢。黃建義指出,相較於一般SSD,支援mSATA介面的SSD模組厚度較薄,且容量也可達一般2.5吋SSD硬碟水準,因此很適合用於薄型化的行動裝置。鎖定利基記憶體與儲存市場的科統科技,亦跟進搶攻市場,目前推出須外掛連接器的40毫米(mm)×60毫米模組。

相較於英特爾與其他SSD模組廠商所推出的mSATA SSD模組,黃建義認為,科統3年前即已開始研發平行式先進附加介面(PATA)的技術,進而讓之後的SATA SSD模組可朝2x奈米(nm)邁進,而這些過去累積的技術基礎也使該公司開發mSATA SSD模組時,可進一步順利小型化。再者,先前科統科技產品以工業市場為主,為符合工規,產品經過較長時間與嚴謹的設計,供貨亦較長,毋須擔心世代更迭須重起設計。更重要的是,科統科技不僅與記憶體/硬碟控制器廠商密切合作,更提供熱模擬報告,讓客戶採用科統科技產品時可更加安心。

SiP模組IC廣獲業者青睞

SiP的發展意欲補強系統單晶片(SoC)同質整合的不足,以SiP技術為基礎發展出的SiP模組IC,由於可讓終端產品製造商直接銲在電路板上(On-board),毋須再採用傳統模組,更加提升SiP在行動裝置的滲透率。此外,隨著各種裝置逐漸內建全球行動通訊系統(GSM)系列技術後,相關SiP模組的市場可望再度攀升。

圖3 瓷微科技業務部業務經理李政憲表示,終端製造商板上SiP模組晶片的做法,對SiP業者而言,須要提供完整的軟硬體,才能獲得業者青睞。
瓷微科技業務部業務經理李政憲(圖3)表示,過去電路板上的晶片數量眾多,除了主晶片外,還須包括其他周邊、被動元件,為節省電路板空間,以及彌補系統單晶片無法異質整合的缺憾,SiP模組IC順勢崛起。目前華為和中興的手機、網路分享器(AP)或路由器等產品中,尤其是無線區域網路(Wi-Fi)模組,皆已採用SiP模組IC。

據了解,博通(Broadcom)、Qualcomm Atheros、聯發科、德州儀器(TI)等無線連結晶片大廠推出四合一、三合一等整合式晶片(Combo Chip),皆是透過SiP技術達成,因此不僅中興、華為推出的手機產品採用SiP模組晶片的方式,甚至蘋果iPhone 5也將用此種模組IC。

瓷微科技業務部資深業務經理劉昭鑫並強調,隨著各式行動裝置如平板裝置(Tablet Device)或是機器對機器(M2M)中的智慧電表等,內建GSM或3G技術的潮流逐漸成形,2G、3G、甚至4G SiP模組IC市場也將逐步擴大,原因在於,相較於Wi-Fi等其他技術的認證工作,各國3G與4G頻段各不相同,SiP模組須與全球各地及各國電信業者進行認證工作,終端廠商將無法平衡此一成本,再加上業者對技術的不了解,因此仍需SiP模組廠商已通過認證的產品。

相較於其他廠商積極在行動裝置市場取得SiP一席之地,瓷微科技則聚焦於無線感測及工業市場。李政憲表示,雖然行動裝置市場龐大,但市場多掌握在大廠手中,因此該公司較少著墨,且瓷微的規模能否符合單一廠商的龐大需求量,亦為該公司考慮的因素。更何況行動裝置對成本要求度極高,因此瓷微科技將行動裝置市場鎖定在大廠無法顧及的領域。另外,看好機器對機器與無線感測市場的規模,瓷微科技將更專注於ZigBee、藍牙低功耗(BLE)等短距無線技術SiP模組的研發與市場的推廣。

劉昭鑫強調,瓷微將依據客戶需求,選擇最佳的晶片規格並進行SiP整合。同時強化公板的解決方案開發,以加速拓展SiP市場。

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