新通訊 20086 月號 88
文.侯俊宇
傳輸介面的拉鋸,隨著終端裝置的演進也更加激烈。如PC與手機的界線愈趨模糊,應用在兩者間的傳輸介面同樣積極撈過界,紛紛跨入對方陣營。再加上各發起組織陸續規畫推出無線版本,更刺激傳輸介面陣營在行動裝置上的競逐,而促使各式高速傳輸介面競爭不斷升溫。
隨著各式行動裝置出貨屢創新高,行動裝置中內建的傳輸介面也不斷升溫。繼2007年手機突破十一億支後,市調公司Strategy Analytics預估,2008年全球手機出貨量將達到十二億四千萬支,較2007年的十一億兩千萬支成長10%,尤在手機裝置兩極化的發展之下,高階的智慧型手機(Smart Phone)後勢更為看好。此外,在獲得英特爾(Intel)等國際大廠的支持之下,行動聯網裝置(MID)/超級行動電腦(UMPC)的發展潛力旺盛,成長態勢亦相當驚人。而其上搭載的高速傳輸介面會如何發展,更是影響終端裝置效能關鍵的一大因素。

PC/手機兩面通吃 USB風采依舊  

要談各式傳輸介面,在個人電腦(PC)、手機兩大領域暢行無阻的通用串列匯流排(USB)可說是最為成功的高速傳輸介面代表。  

這項最早由英特爾與微軟(Microsoft)所發起的傳輸介面,最大的特點就是支持熱插拔(Hot Plug)和即插即用(Plug & Play ,PnP)。USB裝置只須插入主機端,完全毋需驅動程式即可正常運作,大幅省去使用者的不便,亦成為提高其普及性之主因。  

此外,相對於其他介面僅能傳遞數據,USB本身還能提供5伏特的主動電壓及0.5安培的電流。利用這項特點,也有廠商開發出適當的排線,將USB拿來當作供電插座般使用,如行動電話充電器就是一例。也因如此,手機與PC各自獨立的傳輸介面被USB打破,也帶來幾乎100%在PC周邊設備與手機上普及的榮景。  

新版本持續演進  

較早問世的USB 1.1,周邊設備可應用兩種不同的速度,慢速的1.5Mbit/s適用於人機介面上,如滑鼠、鍵盤、搖桿等設備,12Mbit/s的全速則適用於各式消費性電子的外部連結。  

然而,雖然USB號稱可以熱插拔、隨插即用、最多同時連接一百二十七個裝置等功能,但仍有不少缺點,也成為USB設計論壇(USB-IF)致力改善的目標。  

如近期逐漸成為主流的USB 2.0,就一舉將傳輸速率拉高,分別在高速、全速與低速可達480Mbit/s、12Mbit/s與1.5Mbit/s,允許廠商針對不同應用選擇適用的傳輸速率。也因傳輸速率不斷攀升,各式USB周邊設備的應用也不斷延伸,包括外接式硬碟、光碟燒錄機、掃描器、讀卡機、辦公室設備等,皆可看到USB的身影。而USB 2.0向下相容的特性,讓早期產品的生命週期得以延續,也為相關業者所樂見。  

USB 3.0/IEEE 1394正面衝突  

除了USB 2.0在主流產品逐漸站穩腳步以外,USB-IF的下一步也同樣動見觀瞻。如USB的會員兼忠貞信徒英特爾就在2007年9月時宣布,業界將可在2008年結束以前看到USB 3.0規格問世,並在2009年初完成首款晶片。目前已知其傳輸速度將達4.8Gbit/s,為現行之十倍,且在省電節能方面的表現也將更為優異。  

據悉,USB 3.0將採用新的實體層,並將數據傳輸(Transmission)和確認(Acknowledgement)過程分離,因而達到較高的速度。且新規格亦將採用封包路由(Packet-routing)技術,僅容許終端設備有資料發送時才進行傳輸,因而加速傳輸速率。  

圖1 IEEE 1394貿易協會執行總監James Snider認為,儘管業界多不看好IEEE 1394之發展,然而該協會仍致力於下一代高速傳輸介面之應用,PC、家電市場都有發展契機。
不過,USB 3.0也面臨挑戰。諸如這項新標準如何維持現行USB 2.0在5公尺內仍可高速傳輸的特性,以及主機控制器(Host Controller)在管理資料傳輸的路由(Routing)時也需要更多進階功能等,都是門檻所在。也因此,業界預期,要到2009年或甚至2010年以後,USB 3.0才會看到更明確的產品,屆時,終端才有機會逐漸普及。  

此外,USB 3.0問世後,也勢必會和IEEE 1394產生更激烈的競爭。IEEE 1394貿易協會執行總監James Snider(圖1)稍早來台時指出,先不談USB 3.0的需求與發展進度,然而USB-IF要在2009年產出晶片可能是一大挑戰。他指出,目前已有諸多產品採用IEEE 1394,且其下一代版本可望上看10Gbit/s,將是USB 3.0望塵莫及的。  

不過,有業者指出,從應用環節來看,USB 3.0或是IEEE 1394的高速需求性並不如預期(圖2),兩者都只是業者刺激買氣的另一種花招。

 

資料來源:賽普拉斯
圖2 各式應用傳輸速率比較

 

WUSB/藍牙短兵相接  

除了有線的傳輸介面之外,USB-IF近期也同樣鑽研新興技術,如無線通用串列匯流排(Wireless USB, WUSB),就是USB-IF近期力拱的技術。  

儘管嚴格來說,目前這項技術八字還沒一撇,不過這項採用超寬頻(UWB)的WUSB,在1.1規格中已經將吞吐量(Throughput)從480Mbit/s提升到在3公尺內達1Gbit/s。且WUSB 1.1將支援3G~4GHz及6GHz以上頻段,並鎖定低功耗應用,未來更可望與近距離無線通訊(NFC)技術結合,延伸更多進階應用。  

有趣的是,隨著WUSB日益成熟,並跨入手機市場,與藍牙(Bluetooth)之間的短兵相接也更加劇烈。  

儘管原先藍牙在手機上、USB在PC端的劃分極為明顯,兩者井水不犯河水。然而隨著USB在手機領域逐漸坐大,再加上WUSB蓄勢待發,無異加速彼此的拉鋸。業者預期,這場無線短距傳輸之爭,誰先能端出牛肉,推出符合用戶所需的產品,誰就能獲得勝利。  

如稍早時恩智浦(NXP)宣布其ISP3582晶片已獲得USB-IF認證,該款ISP3582原生WUSB設備控制器大幅減少線路數目,並在晶片尺寸上進行精簡,以期能提升性能、降低功耗和成本。目前並已通過WUSB規範1.0之認證測試。  

而隨著USB在各領域都有斬獲,也帶來晶片市場的另一波洗牌效應。舉例來說,目前就有不少業者將USB功能整合入系統單晶片(SoC)之中,反而擠壓原有控制器(Controller)市場,也迫使相關業者另謀生路。  

SoC聲勢大漲 獨立USB控制器另闢蹊徑  

對國內外廠商而言,如何壓低系統成本一直是維持企業營運的重要策略。隨著USB技術日益成熟,目前多家業者都將USB功能整合入SoC中,除了降低系統成本外,也同時縮小尺寸,占盡市場優勢。  

台灣愛普生(EPSON)電子零件事業群行銷業務二部資深行銷業務代表曾恆緯不諱言的說,隨著USB的問世邁入第十三個年頭,業界對USB的認識也不斷加深,USB控制器不再成為獨門生意,也不再具有極高的技術門檻,因此近期在市場上見到諸多SoC產品,將USB控制器整入手機基頻處理器中,進而侵蝕單一獨立式的USB控制器市占。  

台灣愛普生電子零件事業群產品企劃二部資深工程師胡志瑋解釋,由於USB技術漸趨成熟,不少基頻處理器廠商對此亦頗為熟稔,並將其整入SoC產品中,據以為延伸之加值應用,也獲得不少客戶採用。  

胡志瑋分析,SoC式的產品當然有其特色,包括前文所述在成本、尺寸與設計上都有優勢,然而,胡志瑋也提醒設計人員,SoC的缺點即為缺乏彈性,客戶無法針對實際需求改變架構,也無法保證達到最適效能,都是潛在危機。  

不過,儘管整合USB控制功能的SoC來勢洶洶,獨立USB控制器並非全無機會。曾恆緯舉例說,對追求效能的終端產品來說,SoC產品無法滿足高效能應用,尤其USB 2.0上看480Mbit/s的傳輸速率,在許多SoC中可能連十分之一都達不到,對業者品牌或是客戶使用觀感來說,實是一大諷刺。  

另外,為了力抗SoC的步步進逼,愛普生也已與其他處理器策略聯盟,聯手提供自己最拿手的技術與產品,打造高階可攜式產品,發揮高效能、低省電的核心優勢。  

USB潮流銳不可擋 延伸商機龐大  

相對於愛普生專注於特定傳輸介面控制器元件的生產與銷售,國內業者創惟科技的策略就頗為不同。該公司原先專精於USB 2.0之技術發展,至今已擁有16項USB 2.0高速產品獲得USB-IF認證,並先後推出USB On The Go(OTG)、PCI Express(PCIe)及Serial ATA(SATA)等高速傳輸介面,近期也正著手開發無線網路等關鍵技術,搶先投入日益重要的市場利基產品。  

圖3 創惟科技技術行銷部資深技術行銷經理魏駿雄透露,除了USB控制晶片之外,高速USB讀卡機也是未來可行的方向之一。
創惟科技技術行銷部資深技術行銷經理魏駿雄(圖3)指出,在手機市場,由於高低階價格與功能落差明顯,因此能否掌握確切市場,將是決定勝負的關鍵。  

 

魏駿雄舉例說,在中高階手機市場,USB功能多半已整合入各式基頻晶片中,且多為德州儀器(TI)、高通(Qualcomm)等國際大廠的天下,其他業者難以跨入。然而,在白牌手機領域,透過壓低價格,USB控制器可望與其他處理器業者合作,打造超低價(Ultra-low-cost)手機,並進而擴大市場規模,帶動營收成長。  

除了單純的USB控制晶片之外,創惟自行研發的USB 2.0 OTG儲存晶片也已問世一段時間。該公司的USB 2.0 OTG解決方案整合USB 2.0 OTG、USB 2.0多合一讀卡機介面、ATA/ATAPI等介面於單一晶片,具備不同介面資料多向性傳輸,可因應包括影音即時播放等功能在內的高性能互連。相關客戶包括各類可攜式多媒體播放器(PMP)、多媒體電視、DVD播放器、機上盒(STB)及車用音響等系統裝置。  

不過,相較於其他業者對WUSB的投入,創惟卻對此著墨不多。魏駿雄認為,WUSB問世後將面臨藍牙、無線區域網路(WLAN)等技術的競爭,且此兩種技術均問世已久,WUSB需要更多時間才能證明其市場性,而在此之前,創惟將按兵不動。  

此外,創惟近期也調整產品策略,除了USB儲存及USB Hub相關產品之外,也步入網路攝影機(Web Cam)控制晶片,並已接獲不少訂單,每月出貨量最高達二十萬顆,未來出貨可望上看五十萬顆。  

確保資料傳輸不中斷 驗證實驗室扮要角  

也因為USB與其他傳輸介面在應用與產業間的觸角不斷延伸,製造商就需要嚴謹的驗證實驗室為產品把關,以確認最後問世的產品不會出現瑕疵。  

驗證實驗室業者表示,各式消費性電子產品市場蓬勃發展,而USB相關產品應用廣泛,諸如電腦周邊、讀卡機、外接硬碟、行動電話成長穩定,也都將帶動USB商機。然而,若並未經過合格驗證實驗室的檢測,產品即可能面臨相容性問題。因此,若能慎選測試方案,將可為硬體製造商所提供的USB產品把關,進而推動高品質USB產品問世。  

記憶體新介面年底問世  

除了在傳輸介面之外,稍早不少手機業者也共同組成工作小組,一同推動新的記憶體介面標準。  

2008年4月時,安謀國際(ARM)、海力士(Hynix)、樂金(LG)、三星(Samsung)、晶像(Silicon Image)、索尼愛立信行動通訊(Sony Ericsson Mobile Communications)索尼愛立信(Sony Ericsson)與意法半導體(STMicroelectronics)組成工作小組,為新世代記憶體介面技術,建立開放式標準。  

這項記憶體標準乃針對動態隨機存取記憶體(DRAM)而研發,稱為串列埠記憶體技術(Serial Port Memory Technology, SPMT),以串列式介面取代現今記憶體裝置所慣用的並列式介面,可讓頻寬更具彈性、減少接腳數及降低耗能需求,並具有多重的連接埠。  

SPMT工作小組指出,這項技術將可大幅延長電池使用壽命,同時提供下一代手機常備的高效能多媒體應用,最適合行動手機製造商與消費者。而這項新規格預計在2008年底就會問世。  

近期SPMT工作小組的目標是要定義出一項技術,將接腳數降低至少40%、提供從3.2Gbit/s至12.6Gbit/s以上的頻寬範圍,相較於市面上現有的其他DRAM產品減少50%以上的輸入/輸出功率,並在一片SPMT記憶體晶片上提供單一或多重連接埠。除了行動手持裝置市場外,這項技術亦符合其他領域的需求,如可攜式媒體播放器、數位相機(DSC)以及掌上型遊戲機等。

從圖2可以看出,常見的消費性電子裝置,其資料傳輸率並不高,且至今唯有硬碟傳輸速度快於USB 2.0,對其他裝置來說,USB的傳輸速度是否如此重要?將是USB-IF推動USB 3.0前必須謹慎思考,也同樣是IEEE 1394貿易協會必須深思的。  
創作者介紹
創作者 jcjin 的頭像
jcjin

jcjin的心情筆記

jcjin 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()