3G 時代正式來臨 強調多媒體效能的 3G 晶片紛紛上市

第三代行動通訊(3G)時代來臨,帶給消費者更多影音功能的享受;為了提供大量影像、數據及語音傳輸,3G 晶片系統架構已不像 2G/2.5G 簡單,其應用處理器躍居行動電話運作的核心,而基頻重要性則降低了。3G 晶片業者也紛紛針對多媒體功能,多採用雙核心架構,在晶片組內整合入功能強大的應用處理器或多媒體應用處理器。

目前看好多媒體影音功能的 3G 晶片大廠包括高通Qualcomm)、飛利浦德州儀器等,高通不僅開發 MediaFLO 技術及 BREW 軟體系統,更推出適合多媒體功能的 MSM6250 系列解決方案,而飛利浦也推出 Nexperia7210 解決方案,至於德州儀器則是推出 OMAP-Vox 平台。

3G 晶片提供強大多媒體功能

持有 CDMA 大部分技術專利的高通一向很看好行動多媒體及電視功能,高通台灣區行銷經理劉毅軍表示,根據一項調查,消費者最想要的手機功能,除語音之外,影像功能位居第二,且遠勝於其他功能,顯然多媒體需求日益高漲,而多媒體多點播送技術的創新能使手機多媒體傳輸成本下降,高通推出的 1xEV-DO Platinum 多點播送技術 FLO,即能符合此需求,透過多頻道將相同的影像、語音,及其他內容傳送到大量的使用者裝置。高通 CDMA2000 1xEV-DO MSM6500、MSM6550 解決方案和 WCDMA MSM6250 系列解決方案,皆是擁有多媒體功能的解決方案,自從推出後已受到不少廠商青睞。

OMAP(Open Multimedia Applications Platform)係德州儀器推出、專門為支援 3G 無線終端應用而設計的應用處理器體系結構。它提供語音、資料和多媒體所需的頻寬和功能,可以極低的功耗為高端 3G 無線設備提供極佳性能。德州儀器台灣區無線通訊業務協理林維偉表示,OMAP 處理器平台堪稱無線技術發展的里程碑。

2005 年 2 月,德州儀器再推出 OMAP-Vox 平台。林維偉表示,OMAP-Vox 平台結合應用程式數據機功能,讓手機業者能輕易地從 GSM/GPRS/EDGE 升級至 UMTS、HDSPA 甚至更高階的系統。OMAP-Vox 解決方案提供一個共同的軟體平台,可以在不同的市場及無線標準之間被再次利用,減少研發成本,該公司並預計 2005 年底前 OMAP-Vox UMTS 解決方案將會有樣品問世。

根據 IDC 研究報告指出,德州儀器無線應用處理器市占率高達 77%,林維偉表示,該公司預估 2005 年 3G 營收將超過 10 億美元,比 2004 年成長一倍以上,而預計 UMTS 手機市場在 2005 年會有雙倍成長,2006 年亦然。林維偉說,目前全球前七大 3G 手機製造商中,有六家使用德州儀器數位訊號處理器技術進行數據機應用,或是使用 OMAP 處理器進行其他運用,且目前市面上已有超過 60 款 3G 手機使用德州儀器的解決方案,客戶包括富士通NEC松下夏普樂金三菱諾基亞摩托羅拉等。

飛利浦 Nexperia7210 是 3G/UMTS 軟硬體解決方案,結合基頻、射頻和多媒體功能,支援 MP3、WMA、MPEG4 和 H.264 等主流影音編解碼功能,同時也整合 FM 收音機功能。飛利浦 UMTS Nexperia 系統解決方案計畫總監 Peter Kempf 表示,飛利浦致力開發行動通訊產業最先進的技術,對於 3G 市場的發展,飛利浦已有 2G 和 2.5G 的深厚經驗做為基礎。Peter Kempf 說,Nexperia 行動系統解決方案已獲得極大的成功,自 1999 年以來,已有超過兩億個行動通訊系統採用 Nexperia。在 3G 方面,Nexperia 行動系統解決方案已成功的協助行動電話製造商推出先進的手機,並成功的加速了產品上市時間。

最新系統解決方案 Nexperia7210 係針對加值服務手機市場所推出,具強大且高度整合的 UMTS/EDGE 雙模多媒體平台,提供 2G 和 3G 網路之間無接縫的服務涵蓋。Peter Kempf 表示,Nexperia7210 已量產,它不僅符合成本效益,更經過 GCF/PTCRB 的完整測試,使得 ODM/OEM 能夠在更短時間內推出成熟且可靠的產品。

飛利浦一直與 3G 市場中各廠商保持密切合作,藉此帶來更多競爭優勢。Peter Kempf 表示,飛利浦意法半導體摩托羅拉的合作,確保其產品可獲得最新半導體技術的支援;與標準記憶體產品的領導廠商緊密的合作,能確保 Nexperia 晶片組的整體系統效能與記憶體的搭配達最佳化;與記憶體廠商的合作也產生創新的解決方案如層疊封裝技術,藉由雙方封裝技術最佳化搭配,進一步減少電路板面積,此外,飛利浦也與大唐電信三星摩托羅拉,以及許多其他公司合作設計和開發 3G 晶片組、手機及其他產品,尤其在中國大陸專屬的 TD-SCDMA 市場。至於與 InterDigital 的合作,使飛利浦得以朝 HSDPA 和 HSUPA 領域中更高效能的解決方案發展。

在銷售成績部分,Peter Kempf 表示,3G 是一個剛起步的市場,產量也尚未達龐大規模,但由於飛利浦在射頻方面的專長,市場上每三支 3G 手機便有一支使用飛利浦的晶片,加上飛利浦電源管理晶片也擁有很顯著的市占率,所以相信針對 3G 市場所推出的 Nexperia 行動系統解決方案將使得飛利浦擁有完整的 3G 手機系統解決方案,並擴大其市場版圖。

搶占 3G 市場 業者各出奇招

3G 市場剛起步,晶片業者為搶食此大餅各有其戰略。劉毅軍表示,高通採用尋找各種 3G 新裝置、降低成本,以及使客戶快速上市等的競爭策略,而該公司最大的優勢在於提供高整合性的低成本解決方案,具體做法就是將基頻、射頻 Rx/Tx,及 PMIC 四顆晶片整合成一顆晶片。

德州儀器則是運用在 2G/2.5G 市場及 OMAP 的成功經驗發展 3G 市場。林維偉表示,該公司與想要借用 2G/2.5G 經驗以進一步發展 3G 的 OEM 廠商們有密切的合作關係。

對這些客戶而言,當他們朝 3G 發展時,OMAP-Vox UMTS 解決方案以及 OMAP 處理器是很自然的兩種選擇。同時,具備大量多媒體應用的 3G 需要一個現成的處理器平台,而 OMAP 已擁有廣大的客戶群,當這些客戶朝 3G 發展時,OMAP 處理器會是他們不變的選擇。此外,和 NTT DoCoMo 的合作關係也讓德州儀器得以使用業界最可靠的 3G 技術。

飛利浦在多媒體方面擁有多年經驗,Nexperia 系統解決方案可說是為飛利浦廣大的的產品組合打開一扇門,例如行動電視(TV-on-Mobile)、無線區域網路、近距離無線通訊技術(Near Field Communication, NFC)等。

Peter Kempf 表示,在 Nexperia 解決方案中,飛利浦在產業裡建立一套完整而成熟的生態系統,這套系統使得客戶能夠從合作夥伴的產品及服務裡選擇符合他們要求的產品,而飛利浦的先進矽製程和封裝技術能將效能和成本效益最佳化,並將許多先進特色整合至極小晶片。同時,除開發新技術和新產品,飛利浦也參與幾乎所有重要業界標準的制定及開發,例如 UMA、USB、無線區域網路、超寬頻、藍芽、NFC、WIMAX 等,這有助於飛利浦更快將這些新技術整合至 3G,以提供客戶更好的支援及服務。

看好行動電視 3G 服務

在 3G 服務內容上,行動電視也是許多電信業者鎖定提供的服務內容之一,目前在此領域著墨最深,也最廣為人知的晶片廠商首推高通德州儀器德州儀器的 Hollywood 單晶片同時支援 DVB-H 和 ISDB-T 標準,OMAP 處理器則是電視手機的重要元件,兩者都是提供音訊和視訊處理以讓消費者獲得最佳收視和收聽效果的關鍵組件。林維偉表示,OMAP 處理器是一種與標準無關的元件,可支援所有行動電視標準,市面上已有多款 DMB 手機以及 DVB-H 和 ISDB-T 原型手機採用 OMAP 處理器。

行動電視接收機包含射頻、解碼器和處理器三種主要元件,Hollywood 單晶片把這三種功能整合至一顆晶片,可大幅減少成本、體積和功耗。除這三種功能外,行動電視還需要 OMAP 等應用處理器來解調電視訊號並將畫面輸出到手機螢幕,這些應用處理器也提供音訊處理功能。林維偉表示,行動電視的接收需要三種晶片,多數競爭對手僅能提供其中的一種或兩種,還有些廠商提供由 2 或 3 顆晶片組成的晶片組,皆不如 Hollywood 平台只需一顆晶片。

4 家台灣晶片設計業者跨入 3G

至於台灣晶片設計廠商跨入 3G 晶片市場的則有聯發科凌陽威盛瑞銘等,目前台灣少有手機代工廠商採用聯發科 3G 晶片,因此聯發科的發展策略是透過中國大陸第二、三線手機業者製造白牌手機,藉此獲取利潤,以提供繼續投資 3G 晶片的來源。至於凌陽,其 PHS 手機晶片已量產,預計在 3 年後將開發出 3G 晶片。威盛目前也剛進入開發階段,預計 2006 年底會有初步成果。瑞銘與其他三家業者不同,選擇投入大陸 3G TD-SCDMA 手機晶片開發。

威盛在開發 3G 晶片過程中,曾與許多業者共同合作,威盛電子研發處特助楊照盛表示,包括資訊工業策進會工研院電通所工研院系統晶片技術發展中心中山科學研究院、系統製造商、測試廠商、晶片廠商,以及電信業者皆是其合作夥伴。

手機基頻正隨著 3G 來臨而改變,威盛在 3G 基頻研發上,和資策會網路多媒體研究所合作,由資策會網多所將其開發的 WCDMA L2/L3 協定軟體技術轉移至威盛

國內首度發表 3G 協定軟體

資策會網多所執行經濟部科技專案,花費五年時間、新台幣 4 億元終於研發完成,於日前發表 3G WCDMA 終端 L2/L3 協定軟體(Protocol),該軟體能提供國內外通訊晶片業者發展手機晶片。目前國內投入研發 3G 晶片的聯發科威盛凌陽瑞銘等業者,前三者鎖定 WCDMA 晶片,瑞銘則是進軍 TD-SCDMA。這些廠商在取得或發展 3G 協定軟體的方式不一,除威盛選擇與資策會網多所合作外,聯發科是先買斷國外協定軟體,再自行改造。資策會網多所主任陳仕易表示,除此三家業者外,據了解另外還有 2 ~ 3 家業者躍躍欲試,他們有足夠財力投入研發,但研發 3G 晶片的風險太高,所以尚未明朗化。

協定軟體是開發基頻晶片能否成功的重要關鍵,陳仕易表示,資會會網多所投入發展 3G 協定軟體之初,遭遇許多困難,當時這方面的人才少,測試儀器不足,所以頭兩年屬於人才訓練階段,但再經過兩年半後,目前此研究小組已達 40 人規模,為資策會歷年來投入的最大 R&D 計畫之一。

WCDMA L2/L3 協定軟體符合 3GPP R4 FDD 的技術規範,該軟體是我國唯一完全自製的 3G 手機協定軟體系統,並取得「用於無線通訊網路中之行動通訊裝置的省電方法」等多項國際技術專利與協定軟體 IPR,在功率損耗、通訊效能提升、連線速度、自動化測試等方面,與現行商用協定軟體相比毫不遜色,可用以協助業者發展 3G 高階手機等產品,降低成本達二分之一,有效爭取 3G 市場的龐大利潤。

陳仕易表示,雖然目前發展 3G 晶片的台灣業者只有 4 家,但他認為,此數目已經算相當多,因為目前全球研發 3G 晶片的廠商不過 10 多家,而台灣就有 4 家,所占比例已算相當高。全球投入研發 3G 協定軟體的獨立公司不多,國際大廠才有足夠財力去購買軟體公司,或是自行培養研發人才,但對於財力不足的公司來說,便無從取得,所以能跨入 3G 晶片領域的業者只有少數。

目前該軟體已技轉威盛等晶片廠商,發展 20 項以上自主 3G 晶片核心 IPR,陳仕易表示,該軟體預計於 2006 年通過 3G 商用網路連通驗證,整合為 3G 手機解決方案,每年可以節省國內手機廠數百萬美元之授權費用,且協助培育無數高素質之 3G 通訊軟體人才。

3G 終端裝置多元化

3G 終端裝置除手機外,尚有其他型式,劉毅軍表示,目前已有採用高通 1xEV-DO 晶片的筆記型電腦於市面上販售,內嵌於手機和 PDA 的出貨量已達百萬顆,預計 2005 年底前,1xEV-DO 晶片還會內嵌於行動個人電腦中。

陳仕易亦表示,WCDMA L2/L3 協定軟體可應用於多樣化 3G 通訊終端產品,除 3G 多媒體手機外,也會尋找利基型產品,目前正與國外基頻業者合作開發 3G 通訊介面卡及 3G 車機通訊產品。

提升內容與技術品質 加速 3G 市場發展

根據 In-Stat 所作的調查,2006 年時,GSM/GPRS 手機晶片產值開始下滑,而 GSM/EDGE 手機晶片產值仍將緩步上升,但到了 2008 年也會開始走下坡,唯有 3G 的 CDMA2000 EV-DO 及 WCDMA 在 2010 年之前皆呈現成長態勢,尤其是 2007 ~ 2008 年更將高度成長,其中 WCDMA 的產值又遠高於 CDMA2000 EV-DO。至於在手機功能晶片上,來自多媒體的 MPEG4/Apps Proc 晶片產值最高。

在某些國家,如英國和日本,系統業者在數年前已推出 3G 服務,提供一些創新而吸引人的服務,給希望透過 3G 手機享用影像電話或行動遊戲服務的用戶。3G 產品和服務內容是近來大多數國內外電信大展的熱門焦點,在這個全球最大的消費市場,伴隨 3G 所帶來的經濟效益將非常龐大。

但 3G 市場是否能迅速推展,飛利浦的 Peter Kempf 表示,任何系統業者、產品供應者或終端用戶必須清楚的看到 3G 技術相較於 2.5G/2.75G 所帶來的益處,若終端用戶無法感受到 3G 所提供的加值服務能超越現今的標準,他們可能就不會去使用 3G 服務,更不用說還要支付額外的費用。他說,系統業者砸下龐大的投資取得 3G 執照,如今當然希望這些投資能帶來報酬以提升 ARPU(每月平均用戶貢獻度),為此,系統業者須提供多功能、穩定、消費者導向、且消費者負擔得起的手機,這也是半導體解決方案業者所努力的方向。

德州儀器的林維偉則表示,有些情況並不會因為朝 3G 發展而有所改變,比如說未來 3G 手機的價格仍會隨著市場的演進而逐步下滑,因此隨著市場愈趨成熟,晶片整合以降低成本也會變得非常重要,但是在 3G 發展上一個重要關鍵在於軟體,尤其是應用處理器之間的相容性,扮演相當關鍵的角色。

此外,相較於 CDMA2000 與 TD-SCDMA,林維偉表示,WCDMA 仍將保有相當的競爭優勢,OMAP 處理器將為立足 WCDMA 市場最主要的解決方案,與 OEM 的密切合作也能強化德州儀器於 3G 市場的優勢,由於以多媒體為主的 3G 應用需要完整的處理器平台,而 OMAP 正好能滿足 3G 所需。

在技術發展上,現今以 UMTS Release99 為基礎的 3G 網路所能夠提供的服務,與最新以 EDGE 為基礎的 2.75G 網路所能提供的極為接近。Peter Kempf 表示,這便是為何飛利浦視 EDGE 技術為 3G 產品中不可或缺的一部分,愈來愈明顯的是很多系統業者將選擇結合 EDGE 優點(涵蓋率)和 3G 優點(較高的網路效率)的網路,有些甚至將無線區域網路一併整合至其服務範圍,然而這也明顯增加系統和終端的複雜度。

Peter Kempf 說,手機必須具備高效能,能提供多媒體和低功耗,如同將其他消費性產品如 MP3 播放機、數位相機等,整合至手機一般,這些都為系統和元件設計製造商帶來更大的挑戰,飛利浦的 Nexperia 行動系統解決方案是對於此新興市場重要的策略。

除提供今日 GSM/GPRS/EDGE/UMTS 解決方案外,也深入參與 HSDPA、HSUPA 及 HSPA 的開發,並深入參與 T3G 的合作,與市場領導者合作開發中國大陸的 TD-SCDMA 標準。
 
 
新通訊 2005 年 12 月號 58 期 文.趙珮菁

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