手機內外在持續進化 從2005 CeBIT看手機及半導體趨勢

2005-05-26
從2005年的 CeBIT展可以觀察到手機的設計趨勢主要可以歸納為三個方向,其一為整合,亦即手機加上MP3, PDA, DSC, Cancorder及Game Player等...
從2005年的 CeBIT展可以觀察到手機的設計趨勢主要可以歸納為三個方向,其一為整合,亦即手機加上MP3, PDA, DSC, Cancorder及Game Player等;其二則為與3G的結合,此外,時尚的設計更成為眾家手機業者強調的重點。本文將介紹CeBIT展中所揭露的手機發展趨勢,並分析手機用通訊半導體的設計方向。  

CeBIT展今年的參觀訪客人數是48萬人,創下CeBIT在5年來參訪人數的新低;參展廠商家數達6,270家,卻是近年來的新高。根據BBC的報導,有777個廠商來自台灣,310個廠商來自中國,台灣區的廠商總數目再度蟬聯第一。本屆CeBIT的主題是3G手機、數位家庭與寬頻通訊,本文將著重於手機方面的趨勢。  

手機主要有以下的趨勢(圖1):  

(1)整合的趨勢:手機MP3、PDA、DSC、Camcorder、Game Player等  

(2)結合3G功能:UMTS、WCDMA  

(3)時尚設計:NOKIA 7280的口紅造型設計堪稱為代表  

整合的趨勢  

MP3、低階DSC、DV、PDA即將消失  

本屆所展出的手機能提出新概念的不多,其中日本Omron展出有辨識人臉功能的手機,用於手機的安全與資料保密是少數的特例。大部分展出的手機是2004年即已有的手機概念,如相機手機、MP3手機等。不過,本屆所展示出的手機更能看出整合性的概念進一步落實,包括相機手機畫素提升到7百萬畫素的SamSung SCH-V770;功能大幅竄升的LG SV360則是針對年輕電玩迷而設計,具有效能更強大的polygon/second處理器晶片,能支援連線遊戲的對打功能;Sony Ericsson的W800i號稱是全球首款的Walkman手機,採用MP3與AAC的格式,具有專門負責音樂播放的快速鍵;Motorola的A1000則是3G與Smartphone功能結合下的超強Smartphone,具有2.9吋觸控螢幕,Symbian 7.0作業系統,可閱讀Word、Excel、Powerpoint、PDF等文件格式的文書檔案(圖2)。  

目前看來,手機結合多媒體功能的概念將在今年度徹底落實,首當其衝的就是MP3 Player、低階DSC、DV、PDA這3項產品。由Sony當年廣受好評的CLIE系列PDA即將於今年7月停產來看,PDA產品將隨著手機結合PDA功能後逐漸消失。而DSC市場亦將面臨強大的壓力,放眼展場中,1百萬畫素的相機手機是最基本的畫素等級,Samsung甚至展示出了高達7百萬畫素達專業相機等級的照相手機,一旦2百萬畫素等級的相機手機在市面上釋出,低階DSC市場亦將宣告結束。  

記憶卡式的手機今年特別蓬勃發展,這也導致了DV市場同樣面臨被替代的壓力,由於展示中的手機多半採用MPEG-4等級的壓縮技術,憑藉1GB以上的記憶卡支援能力與不間斷的錄影功能,如此的手機可輕而易舉提供超過1小時以上的錄影,也帶給了傳統DV的市場莫大的壓力。  

至於最為市場熱愛的Apple iPOD,延續此熱潮至快閃記憶體介面的iPOD shuffle,同樣廣受市場歡迎。可預見的是,除了少數具品牌效果的MP3 Player大廠如Apple、iRiver,或是最近亦將大舉進攻Flash MP3 Player的Flash元件廠如SamSung、SanDisk外,其餘廠家即將會面臨市場愈做愈小的窘境。  

另外,值得注意的是手機已經開始結合遊樂器的功能,如LG的SV360,並提供連線對打的能力,這一部份的應用目前尚未看出對遊樂器市場有立即性的威脅,但長遠來看,手機必然因其具備隨身攜帶與3G頻寬支援的雙重優勢,加上線上遊戲的推波助瀾,對於未來的遊樂器市場將造成一定程度的衝擊(表1)。  

結合3G功能手機陸續推出  

目前在3G系統中,兩個主要的陣營當屬WCDMA與CDMA2000,預料在3G系統逐漸建構完成,手機系統廠推出愈來愈多的3G手機帶動之下,3G的使用將會逐漸風行。 以應用端來看,目前可加諸於3G系統的應用包含了視訊電話、線上收看電視及電影、線上遊戲、影音檔案傳輸、GPS相關應用。由今年展出的手機來看,支援3G功能的手機有NOKIA 6680支援WCDMA(NOKIA 6681支援2.75G的EDGE 規格)、MOTOROLA V975支援UMTS2100、MOTOROLA A1000支援WCDMA2100、SONY Z800i支援UMTS、SONY K600i支援WCDMA、LG LT1000支援WCDMA等;幾乎可以說所有的手機大廠都已經在3G手機的設計製造上準備就緒了。  

時尚設計佔有一定地位  

手機功能愈來愈多,必須滿足的消費者客層也愈來愈多,相對地手機的外觀與使用設計也日趨重要。以Nokia 7280為例,造型已經完全看不出是一隻手機了,活脫脫就是一隻具有時尚感的口紅,滿足了特定階層使用者的需求;在此之前,各式各樣的旋蓋、摺疊手機設計,也說明了在手機整合功能的風潮之下,對於相對應的應用,必須發展出相對應的外觀設計,如外型偏向DSC的相機手機、外型偏向PDA的PDA手機、外型偏向於MP3 Player的MP3手機、外型偏向於遊樂器的遊樂器手機,都將會是廠商於外觀設計上的重點。  

在滿足特訂身份的消費者需求與特訂功能的手機應用外觀設計上,手機必須有更小的系統電路板面積(有賴於手機單晶片的整合)來設計特殊造型的手機、更低的電源消耗來同時執行多種多媒體功能、更強大的設頻訊號處理能力(因應3G系統更嚴苛的設頻訊號需求)、色彩呈現更為炫麗的顯示螢幕、更高解析度與更高畫素的攝影鏡頭、更高音質表現的音樂播放系統。這些需求也將會影響手機用通訊半導體的設計趨勢,以下將加以說明。 通訊半導體的設計趨勢  

要求日益嚴苛的射頻信號處理能力  

3G規格的通訊系統要求的射頻信號處理能力愈來愈高,以WCDMA規格而言,2001年的R4規格是基於W-CDMA的技術,並將系統的頻寬提昇至2Mbps(室內)、384kbps(室外),以因應多媒體的通訊傳輸應用要求。  

2002年的R5規格是由所謂IMS(IP-based Multimedia Service)第一階段所構成,它支應HSDPA(High Speed Downlink Packet Access),採用QPSK/16 QAM技術,最高的系統頻寬達到14Mbps,足足是R4的7倍之多;若以R6(2003-2005)而言,它支援IMS第二階段,達到MBMS(Multimedia Broadcasting and Multicasting Service。  

多媒體廣播與多媒體傳輸),同時必須能支援WLAN與UMTS的交互運作,並且希望能達到MIMO(Multiple Input Multiple Output),為了達到MIMO,射頻信號的收發器必須同時具有處理多個天線的接收信號能力與多個天線的發送信號能力,對於射頻晶片的要求也日提提高。  

系統單晶片的需求持續存在  

為了因應愈來愈多的功能整合在一隻手機上(如視訊電話必須同時容納雙鏡頭、為了做出時尚的設計必須適度地將手機設計面積縮減),因此將多顆晶片整合成系統單晶片就有一定的需求存在。  

TI的數位式射頻信號處理器(DRP,Digital RF Processor)為例(圖3),它就能將原本的數顆射頻信號相關晶片整合成一顆單晶片,來達到(1)縮小晶片尺寸至一半,同時縮小電路板尺寸,(2)將消耗功率降至一半,(3)減少手機被動零組件(電容、電阻、電感)的使用,(4)減輕系統廠的設計複雜度。  

此顆單晶片加上提供手機電源的電源管理IC、負責多媒體處理應用IC與手機用記憶體這三項IC。可以這麼說,手機系統設計只要有這四大項的IC就可完成。  

多媒體整合趨勢  

造就高階多媒體處理器的需求  

3G系統的手機一定具備複雜的多媒體功能,才能將3G的功能徹底發揮,以Qualcomm的產品規劃藍圖來看,就可以看出這一個趨勢。用於手機的多媒體處理IC的能力較以往1G、2G時代的手機系統有長足的躍進。在音訊方面,由MP3鈴聲、MP3/AAC音樂格式播放能力進展到MP3/AAC/AAC+音樂格式的播放能力;圖形處理能力上由不具圖形處理能力,進展到具有50K的三角形(Triangle)處理能力,甚至於3M-4M的三角形處理能力;視訊錄製也由Sub-QCIF格式、15fps-QCIF、30fps-CIF到30fps-VGA(以達到DV等級的錄影功能);在照相能力上,則由不具照相能力,到1~2MPixel(1百萬-2百萬畫素),更進一步到4-6M Pixel(4百萬-6百萬畫素);使用的LCD顯示器也由sQCIF(128x96)、QCIF(176x144)、QVGA(320x240)到VGA(640x480)等級,有長足的躍升。  

為了要因應這樣高的多媒體處理需求,所使用的微處理器核心也由原本的50MHZ的ARM7核心處理器,進展到150MHZ的ARM9處理器核心、225MHZ的ARM9處理器核心,最新的微處理器核心甚至於是使用了雙CPU核心的ARM11微處理器核心架構,其運作頻率高達400MHZ-1GHZ。  

手機電源IC的挑戰日益複雜  

由於多媒體的應用程度加深,對於手機用的電源供應來說,面臨的挑戰也愈來愈嚴苛;對於音訊處理、影像處理及視訊處理都必須提供準確的電壓。另外,支援雙鏡頭的視訊電話手機、提供小尺寸TFT-LCD螢幕背光的電源、提供閃光燈用的電源,都使得手機用的電源同時面臨到種類繁多的電壓位準、高效率的電源供應與低噪音品質電源供應。  

目前手機電源主要是朝以下三大方向發展:高效率可充電式鋰電池、燃料式電池與電源管理IC。燃料式電池短期看來仍未成熟到足以量產應用在手機上,因此,鋰電池與電源管理IC搭配的手機電源解決方案仍會是主流。  

以TI的OMPA2架構OMAP 2420為例,它採用了TWL92230的架構,包含了一個電源管理裝置、一個記憶卡管理介面、一個RTC (Real -Time- Controller)與一個記憶卡用的電源調節器(Regulator)。目前看來,電源管理IC需要包含多組電源,卻不見得能勝過獨立的電源調節器的電源供應設計,理由在於手機的生命週期太短,面對不同手機功能的電源管理需求,電源管理IC不見得能提供較高的靈活性;然而長期而言,3G系統的手機將會使用更多的電源管理IC設計,來增加手機系統設計的單純化與穩定性。  

手機快閃記憶體卡需求殷切  

由於手機多媒體的應用程度加深,連帶地對於記憶儲存的需求程度也跟著增加,另一方面也因為快閃記憶體的價格持續下滑,手機用的記憶體將會採用記憶卡的形式,而非內嵌式快閃記憶體的設計。  

使用於手機市場的快閃記憶卡不僅僅是針對2005年即將步入百萬畫素的相機手機市場,MP3多媒體手機、錄影手機、GPS手機與3D遊戲手機也將推波助瀾,將手機用的快閃記憶卡需求徹底引爆;再從手機出貨的實際數字是以億支來估算,遠遠大於數位相機(僅有數千萬的規模),可以更了解手機用快閃記憶卡市場的爆發性。  

由圖6可看出,2005年配備記憶卡插槽的插卡式手機將有1億多支,到2007年將達到3億多支,將近有一半的手機都將配備有記憶卡插槽,將帶起快閃記憶卡產業龐大的商機。  

手機市場記憶體規格之爭尚未結束  

DSC市場上曾經上演的記憶卡規格之爭,如今亦在手機市場上重新上演。如Nokia與Siemens傾向MMC陣營、Motorola與Samsung傾向T-FLASH、Panasonic傾向SD陣營、Sony力拱自家的MS PRO Duo。  

目前勝負尚難論斷,但長期而言,將會逐漸縮小至2至3種規格的趨勢不變,正如同DSC市場目前僅以SD與MMC卡為大宗,xD-Pixture與MS的市佔率略低。  

展望未來手機設計趨勢  

由2005年CeBIT展可以歸納出手機設計的三大趨勢為時尚設計、3G應用、整合的趨勢。相關的手機半導體亦會有相關的需求,如3G帶動高階的射頻信號處理晶片需求、時尚設計需要系統單晶片來縮小系統板的面積、整合的趨勢帶動多媒體手機發展,也催化了高階多媒體處理器的強烈需求持續發酵,基於這三大趨勢將會為相關廠商帶來龐大的商機。  

手機的記憶卡市場將會是成長率極大的一塊市場,目前規格是誰勝出尚不明朗,依照DSC市場的記憶卡發展趨勢來看,預料將會存留2至3種規格;以目前的記憶卡形式看來,SanDisk陣營同時擁有miniSD、T-FLASH、SD卡三種規格,在手機的記憶卡規格之爭勝出機會極大。  

(本文作者為拓墣產業研究所通訊半導體產業研究員,電子信箱為gary_chen@topology.com.tw)  

本站使用cookie及相關技術分析來改善使用者體驗。瞭解更多

我知道了!