| 新通訊 2008 年 6 月號 88 期 | ||||||
| 文．侯俊宇 | ||||||
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| 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。 | ||||||
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| 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。
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。
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。
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。 |
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