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USB3.0攻頂就看主機端
市場3變化+產業3特色

【作者: 朱致宜】   2011年03月03日 星期四

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過去談到USB3.0,我們通常會先聯想到各式外接儲存裝置。


確實沒錯,2010年Computex時,記憶體模組廠砲聲隆隆開打,外接式硬碟、隨身碟…,這是第一波向市場探測水溫的應用裝置,截至目前為止,USB3.0裝置端市場可說是殺紅了眼;並在下半年起陸續發展出不同的應用形式。


不過,USB3.0欲真正地普及,裝置端與主機端的產品滲透率同樣重要。在過去這一年,主機端的變化更加豐富。瑞薩電子依然獨占鰲頭,但其他廠商紛紛各憑本事切入市場,帶來了良性的競爭。此外,規格的齊備與晶片組廠商的鬆口逐步支援,也讓USB3.0主機端控制晶片得以協助整體產業在今年正式攻頂。


打開市場接受度 3個變化 

根據市調機構Gartner預估,2011年全球主機板與筆記型電腦採用USB3.0比重將開始攀升,預估至2014年,市場滲透率將超過50%。評估市場能夠急起直追的證據,估計可從目前市場上的三個變化嗅出態勢的轉變。


變化1:xHCI1.0正式發佈

從1.1時代開始,Intel就針對USB公佈主機控制介面OHCI,到了2.0時代,於OHCI之外,以雙通道方式另闢EHCI介面支援480MBps速度。而面對USB3.0翻漲10倍的速度理論值,Intel負責訂定一個全新的主機控制介面,得以同時涵括過去的協定,以解決驅動程式複雜度和硬體包袱,這就是xHCI的由來。


此外,xHCI背負的任務不僅於此,同時也設定為有更高的擴展性,未來頻寬如要再擴展、甚至導入新規格,xHCI都能夠以一擋之。2008年,Intel公佈草案形式的0.9版本,隨後昇級至0.96, 但正式版本卻遲至2010年5月才正式公布。


硬體規格大致上相同,1.0和0.96阪本差異何在?鈺創電子表示,主要在TRB的排列可以改善驅動與硬體執行效率。不過,目前USB-IF尚未針對xHCI正式列出認證測試的標準。最早出貨、量也最大的瑞薩電子董事暨總經理久保慎一表示,從0.96到1.0的確是必然過程,瑞薩也有相應佈局,但在認證標準確認之前,客戶對於向下相容的要求反而更加殷切。也就是說,xHCI1.0對現行市場影響不大,但對於OEM廠商來說確有勸進作用,長遠來說可望提高USB3.0的產品滲透率。



《圖一 USB控制介面協定演進(Source:瑞薩電子)》
《圖一 USB控制介面協定演進(Source:瑞薩電子)》

變化2:主機板規格成為標準配備

再來看主機端的市場接受度。


主機板廠商是最先表態支持的,在2010年年初就能在高階機種中看到USB3.0


的身影,由於當時僅瑞薩電子一家支援,物以稀為貴,故多是「意思意思」作個1、2個連接埠。不過,即使上半年主機板產業遭遇歐洲債信危機影響表現不如預期,但USB3.0仍以高於預期的方式滲透產品線。


經過一年的時日,再看2011年CES主要主機板業者所發表的新品,可以明顯發現USB3.0不再專屬於高階機種,實際支援的連接埠數量也開始增加。以技嘉與微星為例,高階款分別為10組與4組。在新款筆記型電腦部份,USB3.0同樣也有成為基本規格的態勢。


此外,過去老大哥Intel對於USB3.0的態度始終曖昧不明,始終是陷入紅海廝殺的裝置端廠商心頭之痛。不過,去年年底Intel終於對外表明「支持USB3.0」,並且以自家主機板DX58SO2的實際支援、餵給廠商一顆定心丸。


事已至此,USB3.0主機端的拓展其實萬事具備、只欠Intel那從來不確切說明時程的晶片組大吹東風了。


變化3:老大哥鬆口 Intel逐步支援

Intel官方並未對外公佈確切的時間點,但我們可從今年年初發表的Sandy Bridge系列產品一窺Intel對USB3.0的佈局。今年新款6系列晶片組的PCI-E通道傳輸速度為5GT/s,獨立晶片業者不需再外加PLX晶片解決速度受限問題,這項規格的進展被投顧分析師解讀為「解除天險」。


此外,Intel亞太區技術行銷服務事業群行銷部產品線經理曾立方也首度正式表示,Intel會隨tick-tock model成熟推展,根據終端用戶的需求推出支援USB3.0的晶片組。「tick-tock model」是Intel維持其產品永佔領先的策略,簡單來說就是以兩年為週期,先以舊架構配合新製程推出產品(Tick);等技術成熟後則再推出新架構+新製程的完整產品(Tock)。


另一方面,另一大廠AMD也緊咬著這塊市場不放。市場傳言,搭配Fusion處理器即將上市的晶片組「Hudson」,其最高階的產品(M3)將整合四組USB3.0連接埠,市場傳言指出可能在今年年中就可望破冰。不過AMD官方目前否認這項傳言。


《圖二 Intel亞太區技術行銷服務事業群客戶電腦技術平台行銷部總監劉景慈介紹2011之SandyBridge新產品。》
《圖二 Intel亞太區技術行銷服務事業群客戶電腦技術平台行銷部總監劉景慈介紹2011之SandyBridge新產品。》

主機端產業現況 3大特色

市場利多放送完畢,回到基本產業面看看擂台上的景況。如果要用最簡單的形容詞來描述主機端市場,筆者會選擇「人少」、「認證難」以及「賺很大」這三個形容詞。


「人很少」-瑞薩一枝獨秀 各家進度說分明

與裝置端百家爭鳴狀況不同,USB3.0主機端起初只有一個選手-前身為NEC的瑞薩電子;直到2010年11月,美商FrescoLogic才正式取得USB-IF認證。其間雖不乏台廠、外資喊話進入市場,但截至目前為止仍是瑞薩電子一枝獨秀的態勢。


談起在USB3.0的獨霸姿態,瑞薩電子董事暨總經理久保慎一露出相當自豪的神情。的確,2009年至今,瑞薩電子已經出貨20個million,更以老道的USB2.0經驗,在USB-IF襯職扮演主機端強而有力的協同角色。裝置端的廠商甚至要向USB-IF購買坎入瑞薩晶片的PDK回去測試,自家準備妥當以後再送往USB-IF的實驗室,大膽地說,瑞薩就是這個產業中領導、也具影響力的廠商。


至於第二順位進入市場的Fresco Logic,雖然仍然落在後頭,不過在2010年年底第一代產品也突破了100萬顆的出貨量。而第二代產品符合xHCI1.0規範,目前仍在USB-IF實驗室進行驗證。另一家外資廠商德州儀器(TI)在USB3.0也有全產品線的佈局,不過目前主機端產品還在測試驗證行列,德州儀器亞洲市場開發高效能類比產品行銷經理林士元表示預計二月底步入量產。


《圖三 TI 亞洲市場開發高效能類比產品行銷經理林士元。》
《圖三 TI 亞洲市場開發高效能類比產品行銷經理林士元。》

台灣廠商在這塊市場也相當「爭氣」,祥碩科技與鈺創科技兩家公司強打自主開發IP,推出2個連接埠之產品。兩家公司的產品雖然都還在USB-IF驗證當中,但去年年底已開始小量出貨。鈺創主打為唯一符合xHCI1.0的台廠,祥碩則由於在裝置端出貨量相當大,擁有先進入市場的優勢,並支援BC1.1。


「認證難」-規範嚴格 確保晶片品質

觀察目前的市場生態,不難發現,主機控制晶片的USB-IF認證似乎比裝置端更難到手,事實上,這是主機端市場競爭者不若裝置端聚集各路人馬的重要原因。Fresco Logic總經理顏哲淵談起認證過程,忍不住大嘆:「血淚之路!」論其難度所在,正在於一方面要與作業系統配合,一方面要與超過1000項各式各樣的裝置進行相容性測試。USB-IF所給予的條件之嚴苛,遠遠超過一般使用者的經驗。來來往往反覆測試,個把個月的時間就過去了。


《圖四 FrescoLogic總經理顏哲淵。》
《圖四 FrescoLogic總經理顏哲淵。》

瑞薩電子久保慎一說,對於廠商來說,USB-IF所頒布的規格就宛若聖經。但正所謂望文生義,同一條規則可能出現不同解讀,進而出現設計上的歧異。瑞薩電子當年之所以能夠順利取得認證,除了是規格制定者之一,另一個要訣就是在藉由USB2.0紮實的經驗,在最初設計階段,就讓實體層(PHY)品質超越認證規範的3米達到5米的間距,以後無論要測試如何嚴苛都能夠游刃有餘,以免「挖東牆、補西牆」造成後患不絕。


對於廠商感到的難處,USB-IF總裁Jeff Ravencraft很坦白表示:「認證很難,但也代表了我們的LOGO可不是隨處亂蓋的橡皮圖章」。亦即,不浮濫頒發的認證,才能對旗下產品的品質擔起保證。


「賺很大」-競爭者少但獲利可期 市場相對健康

不過,也因為USB3.0主機端市場進入門檻高,讓這塊餅顯得特別大塊、也十分香甜可口。裝置端(尤其儲存領域)投入者眾,去年年中就已殺成一片紅海,凱基證券2010年年底發佈投資報告中就明白表示,對於USB3.0 Flash控制器與SATA-Bridge市場看法趨於保守。


當然,「降價」這來得又快又疾的壓力可說是放諸四海皆準,對於產品週期更新快速的電子產品來說,「降價」更是與「普及」畫上等號。久保慎一表示,USB3.0普及速度較2.0快上許多,不過降價速度與出貨量的上昇幅度互相權衡之下,仍然有一定程度的平衡,在瑞薩的角度而言,主機端控制晶片市場體質仍屬健康,瑞薩也會致力於研發更有競爭力的產品。


USB3.0主機端晶片開發商進度(Source:各廠商,製表:朱致宜)


























































 

瑞薩電子

睿思科技

德州儀器

祥碩科技

鈺創科技

產品

D720200/200A/2XX

FL1000/FL1009

TUSB7320/7340

ASM1042

EJ168

IP

自有

自有;部分


與智原合作

部份自有

自有

自有

xHCI版本

0.96/0.96/1.0(預)

0.96/1.0

0.96

0.96

1.0

USB-IF

2009.5/2010.8/預Q211

2010.11/尚未通過

尚未通過

尚未通過(預2011.3)

尚未通過

連接埠數量

2/4

1/2

2/4

2

2

量產

●(第三代預計2011Q3)

超過100萬顆

預-2月底


不過,一但USB3.0被整合到晶片組中,USB3.0主機端控制晶片市場會不會厄然中止?對此,顏哲淵坦言,獨立主機端晶片的生命週期確實有限,但這是必然要走的道路,如果晶片組不支援,代表USB做為電腦聯外傳輸介面的權威性將備受質疑。


顏哲淵進一步補充,即便晶片組推出,獨立型晶片市場仍有一段好日可過,他認為2011到2013年將是USB3.0主機端控制晶片的市場黃金期,隨後隨著Intel產品出貨量增加而遞減。舉例而言,連接埠需求如高於4個,即使晶片組已有支援,仍然必須外加獨立控制晶片。久保慎一則說,高效能、低功耗與追尋更小的封裝尺寸,是主機端控制晶片未來研發的方向。


未來之路:縱向追高、橫向擴展

USB3.0話題在台灣一直相當火熱。雖然規格的開發與制定起始於美國,但台灣卻擁有相當完整的產業價值鏈。顏哲淵說,台灣擁有豐沛的IC設計與製造力量,並在行銷到客戶端系統開發銷售都相當在行。Jeff Ravencraft也曾肯定表示,台灣科技業研發人員素質高,是USB-IF推展時期的重要夥伴。



《圖五 2011年USB3.0產值將達2.52億美元、應用達3.84億組(Source:凱基證券)》
《圖五 2011年USB3.0產值將達2.52億美元、應用達3.84億組(Source:凱基證券)》

下一站擴大市場 消費性電子是目標

USB3.0確實以太子之姿登基了,拼湊目前所得到的訊息,預計最慢明年電腦晶片組就會全面支援。隨著在PC市場的滲透率打開,這些封有功祿的晶片廠商又將何去何從?


「我們很清楚市場的高點在哪裡,也準備了相應的策略。」顏哲淵如是說。主機端控制晶片廠商向彼端的裝置端發展,已經是確定趨勢。祥碩和TI本來就有佈局裝置端,FrescoLogic則是在去年就已積極佈局裝置端產品,瑞薩電子游刃有餘,選擇於今年下半年開始進軍裝置端。



《圖六 USB3.0推廣開發進度表(Source:SMSC.本社資料;製表:朱致宜)》
《圖六 USB3.0推廣開發進度表(Source:SMSC.本社資料;製表:朱致宜)》

USB3.0應用領域也開始衝破傳統電腦的範疇,針對非傳統PC市場應用提供解決方案。如嵌入式電腦、平板電腦都是目標對象。CES中,技嘉就有推出搭載USB3.0的平板電腦,SMSC雖然不是主機端控制晶片廠商,但也有著相當不一樣的應用:多媒體影像傳輸。SMSC產品行銷總監Mark Fu表示,遠端繪圖技術可以透過USB3.0纜線將PC中的影像檔案傳出至多重螢幕,未來可望切入數位電子看板。


TI去年推出的USB3.0收發器,鎖定應用範圍就包括了多媒體手持設備、智慧型手機與數位相機…等嵌入式市場。林士元認為USB3.0可以簡化行動裝置的連接埠設計,充電快速也是利基所在。不過,去年春季筆者造訪矽谷時,快捷半導體(Fairchild)即表示,雖然看好Micro-USB一統智慧手機傳輸介面,但其實同時也在佈局HDMI,並對於USB3.0是否能夠攻入手機市場持保守觀望態度。


瑜亮情結?LightPeak VS. USB3.0說分明

《圖七 USB-IF總裁Jeff Ravencraft:LightPeak仍在未來,USB則是「現在」。》
《圖七 USB-IF總裁Jeff Ravencraft:LightPeak仍在未來,USB則是「現在」。》

放眼更長遠的未來,很難不提到同為Intel所推廣的另一高速傳輸技術-LightPeak。尤其Intel在鬆口談論USB3.0之前三緘其口的態度,更讓人不免遐想:Intel是否要棄一手扶植長大的USB3.0於不顧了?


這兩個超高速傳輸介面是否真的存有瑜亮情結?這個大家都關心的問題,筆者正式訪查了產業三要角:推廣組織USB-IF、晶片組主要廠商Intel以及HOST端晶片最大廠商瑞薩電子。


《圖八 Intel亞太區技術行銷服務事業群行銷部產品線經理曾立方: USB3.0負責系統連接終端裝置,而LightPeak則用於超大頻寬傳輸的子系統互連。》
《圖八 Intel亞太區技術行銷服務事業群行銷部產品線經理曾立方: USB3.0負責系統連接終端裝置,而LightPeak則用於超大頻寬傳輸的子系統互連。》

USB-IF總裁Jeff Ravencraft表示,USB在生活中無所不在,但LightPeak仍在發展之史。瑞薩電子久保慎一也有著相同的看法,他說,以終端產品的滲透率來看,兩者因起跑點不同而有著懸殊差別。如從OEM廠商樽節成本的角度看來,光纖纜線的佈建成本太高,也可能是LightPeak未來會遭遇到的問題。他並透露。當初USB3.0在規格制定時曾考慮將光學特性納入其中,但考慮到向下相容造成的成本問題而未成真。不過瑞薩電子也有此技術,也期待LightPeak市場的到來。


《圖九 瑞薩電子董事暨總經理久保慎一:USB3.0的終端產品滲透率遠遠勝出,瑞薩以技術佈局期待其到來。》
《圖九 瑞薩電子董事暨總經理久保慎一:USB3.0的終端產品滲透率遠遠勝出,瑞薩以技術佈局期待其到來。》

關鍵角色Intel怎麼想?曾立方表示,兩者的應用稍有不同,USB3.0比LightPeak更靠近終端使用者。兩者應該是相輔相成的關係,USB3.0負責系統連接終端裝置,而LightPeak則用於超大頻寬傳輸的子系統互連。曾立方說,這兩種介面都已在實體系統設計驗證中,未來甚至不排除可看到在單一系統設計中同時見到這兩張「超速王牌」。


當然,路總得一步一步穩穩地走。至少我們知道,站穩了PC江山,USB3.0在今年肯定能以「不注意也難」的姿態鋪天蓋地而來。


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