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看RISC與x86爭逐IA晶片市場
 

【作者: 陳隱志】   2002年04月05日 星期五

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自從1998年美國IBM執行長Louis V. Gerstner於一次演說中提出「PC已死」的論點後,「IA資訊家電」也就順勢被提出,時至今日2002年,經過了3、4年的發展,IA產品從摸索到商品化,所走路線與發展已經逐漸清晰與明朗。


就目前的發展來看,已趨成熟的IA商品有:


1.行動裝置、手持式裝置

包括個人數位助理(PDA)、掌上型電腦(Handheld PC, HPC)、智慧型手機(SmartPhone)等手持式裝置,而可自動連網的MP3隨身聽或未來可自動上網的掌上型遊樂器也都屬此領域。舉例來說,PDA方面有Palm Computing的Palm與Microsoft的Pocket PC,HPC方面也有Psion(賽意昂)的618C、HP的Jornada 720,SmartPhone方面有NOKIA的9110 Communicator、Motorola的A6188(太極)、Ericsson的R380sc等。


2.家用上網機、視訊機頂盒STB

運用電視上網,或以電視應用為主體而提供上網功能的裝置,或類似的獨立上網裝置。舉例來說,可上網的電視如Microsoft收購的WebTV、AOL(American On-Line,美國線上)的AOLTV,可上網的電視遊樂器如SONY的PlayStation 2、Microsoft的XBOX、Nintendo(任天堂)的GameCube。


在獨立上網機方面,如COMPAQ的iPAQ Home Internet Appliance IA-1與IA-2,Gateway(捷威電腦)的Connected Touch Pad等。


3.商用IA

商用IA目前即是指精簡型電腦(Thin Client),前身為1996年由Oracle提出的網路電腦(Network Computer, NC),到了1997、1998年則演進成Microsoft的視窗型終端機(Web Base Terminal, WBT)、以及Sun Microsystems的Sun Ray系列智慧型終端等裝置。


商用IA也包含了「智慧型無線點貨機」或「POS零售終端機」,但這已經屬於更專屬應用的領域,不在一般泛用產品之列。


4.車用IA

裝置於車上,提供視聽娛樂與全球定位系統(Global Positioning System, GPS)功能等綜合服務的IA,如Intel的Car PC,或如Microsoft的Auto PC等。


除了上述這些外,還有許多已被提出但仍待成熟的的IA產品,如家用閘道器(Residential Gateway/Home Gateway/Broadband Gateway)、影像電話、平板式電腦(Tablet PC)、智慧型顯示器(Smart Display Device, SDD)等。


這種種的IA產品之所以能成熟,除了最終使用者的接受度外,產品背後的資訊零組件之成熟度也是一大要素,因此本文將試著探討目前各類IA產品背後的組件發展現況。(表一)


表一 目前各類IA產品背後的組件發展現況
? 主要CPU、晶片 說明
手持式設備 Motorola的龍珠(Dragon Ball)、HITACHI的SH3、SH4(即SuperH 3、SuperH 4)、Intel的StrongARM、NEC的VR4100系列 主要是ARM及MIPS的RISC CPU,而非現有x86架構的CISC CPU 作業系統主要是微軟的Windows CE、Palm Computing的Palm OS、以及Symbion的EPOC
家用上網機 NS公司的Geode GX1晶片或Geode SCx200晶片、Transmeta公司的Crusoe TM3200晶片(已停產)或TM5x00晶片等、VIA的C3晶片、SiS的SiS55x系列整合晶片 多半用低檔的x86 CPU,或是整合型晶片
iSTB NS的Geode SC1200、SC1400晶片、STMicroelectronic的STPC晶片、VIA的Information PC概念產品(C3晶片、PLE133/PN133T晶片組) 以獨立的DVD功能晶片相搭配居多,如ST的STi5580、STi5519、L6315等,而NS也有NDV8401、NDV8501等
遊戲主機 PS2用MIPS R3000晶片和EE(Emotion Engine)、XBOX用Intel Pentium III晶片、GC使用IBM PowerPC 繪圖晶片都是特製的,其中PS2的GS晶片是SONY自行開發、XBOX的NV2A晶片是由nVIDIA開發、GC是由ATi用ArtX技術開發
商用IA NS的Geode GX1晶片或SC2200晶片 今日大多數的Thin Client都是指WBT,市佔率最高的製造商為慧智(Wyse)公司。
Web PAD NS的Geode SC3200晶片、Transmeta的Crusoe TM5400晶片 ?

手持式裝置:PDA、HPC、SmartPhone

目前手持式裝置以PDA最熱,雖然HPC與SmartPhone(具備部分PDA功能的手機)也都有嘗試與進展,但仍無法與PDA市場比擬。


由於PDA在耗電特性要求上較嚴苛,所以使用的CPU也較特殊,如Motorola的龍珠(Dragon Ball)、HITACHI的SH3、SH4(即SuperH 3、SuperH 4)、Intel的StrongARM(圖一)、NEC的VR4100系列等晶片。


《圖一 StrongARM SA-1100 processor (QFP)》
《圖一 StrongARM SA-1100 processor (QFP)》

為了尋求省電,PDA用的CPU也多半為RISC CPU,而非現有x86架構的CISC CPU,且其核心架構也大致來自兩處:英國ARM(安謀國際科技)與美國MIPS,這兩家公司主要都是以CPU智財權(Intellectual Property, IP)之技術授權為獲利方式的廠商,其中NEC、Philips的晶片即是從MIPS取得授權,Intel的StrongARM則是從ARM(Advanced Risc Machines)取得授權。


雖然PDA用的RISC CPU有很多種,但如今有逐漸向ARM架構靠攏的趨勢,包括Motorola的Dragon Ball未來也會有以ARM核心架構為主的新晶片,加上Intel以StongARM為基礎延伸出XScale的微架構,在時脈與省電性上都大幅增強,都是未來有利於ARM架構的利多消息。


事實上Intel除了用StrongARM/XScale作為手持裝置用的CPU外,挾著本身於快閃記憶體(Flash Memory)方面的優勢,提出所謂的PCA(Personal Client Architecture)與IXA(Internet eXchange Architecture)技術平台,PCA是針對手持式所提出的,IXA則是針對機房內的網路設備所提出的(與IA較無關),未來此兩領域都將仰賴StrongARM/XScale為基礎往上發展。


除Intel PCA架構外,TI德州儀器也提出OMAP(Open Multimedia Applications Platform)架構,同樣是手持式裝置的設計平台,與Intel PCA不同的是,Intel PCA絕對力拱自家的StrongARM/XScale架構,但OMAP則沒有對CPU架構特別受限,可以支援各類的CPU,這是兩者間的一大差異點。


手持式IA的CPU架構持續往ARM、MIPS等方向發展外,作業系統方面也逐漸明朗,大致上是Microsoft的Windows CE、Palm Computing的Palm OS、以及英國的Symbion公司的EPOC。其中Microsoft更是在裝置支援性上區分地很清晰,Windows CE以支援HPC為主,PDA由Windows CE衍生出的PocketPC專責,SmartPhone也由Windows CE衍生出的「Stinger」負責。


家用上網機、視訊機頂盒

家用上網機可說是上網專用的家用個人電腦,也可說是簡化操作介面與功能專一的個人電腦。根據統計,在美國新增的上網人口中有70%不是用個人電腦上網,並且有許多人是使用上網機上網,因此上網機的未來市場仍大有發展。


上網機目前有多種實現方式,有CRT顯示器與機身合一的設計,此種設計稱為「iMac式」或「Moniputer」式設計,也有與TFT-LCD顯示器合一的設計,也有採分離方式的設計。


由於上網機的功能單純,不需要用上主流PC規格的組件,因此多半用低檔的x86 CPU,或是整合型晶片來實現,例如用NS公司的Geode GX1晶片或Geode SCx200晶片(圖二),或者是Transmeta公司的Crusoe TM3200晶片(已停產)或TM5x00晶片等,此外VIA公司的C3晶片,以及Information PC及Eden(伊甸)平台,也適合用於上網機,同樣的SiS公司的SiS55x系列整合晶片也相當適合,未來都有機會成為新款上網機的核心組件。SCx200目前有1200/2200/3200三款,TM5x00目前有5400/5500/5600/5800四款,SiS55x目前有550/551/552三款。


《圖二 NS Geode SCx200晶片》
《圖二 NS Geode SCx200晶片》

上網機仍是以PC的CRT或LCD顯示器為主,畫面體驗上仍與PC相近,但另外卻也有以電視上網為主的IA設備,目前大多是由視訊機頂盒(Set-Top-Box, STB)強化而成,傳統STB只是強化電視的娛樂功效,但卻沒有上網能力,如今具備上網能力的STB便改稱為iSTB,其中「i」字樣既有Internet的意思,也有Interactive的互動含意,因為上網可以帶來更大的媒體互動性。


事實上STB的範疇很廣,只要能強化電視功能的都能稱為STB,這些包括VHS錄放影機、VCD播放機、DVD播放機、小耳朵衛星接收器、DirecTV接收器、甚至有線電視選台器、電視遊樂器等都可算是,而近年來較紅的產品則是DVD播放機、DirecTV、以及電視遊樂器(Game Console),所以從此三者直接強化來提供上網功能,也是現今iSTB的發展趨勢。


目前能提供iSTB相關晶片的廠商也很多,例如NS的Geode SC1200、SC1400晶片,以及STMicroelectronic的STPC晶片,或如VIA的Information PC概念產品(C3晶片、PLE133/PN133T晶片組)等,不過撇開特殊的遊戲主機市場與衛星服務市場外,能提供iSTB晶片的多半為具有DVD/MPEG-2相關技術的半導體廠商,如NS併購了Mediamatics取得DVD/MPEG-2技術,以及ST與Thomson Multimedia技術合作等。


不過目前iSTB的晶片方案中,大都沒有直接於處理晶片或整合晶片內整合硬體DVD/MPEG-2解壓縮電路功能,NS的Geode SC1400曾經有,但因電路面積過大不易生產,後來修正成取消MPEG-2電路的SC1200晶片,所以仍舊以獨立的DVD功能晶片相搭配居多,如ST的STi5580、STi5519、L6315等,而NS也有NDV8401、NDV8501等。


在其他廠商都以獨立硬體晶片提供DVD功能時,SiS則是在SiS55x晶片中直接內建硬體DVD/MPEG-2解碼電路,因此SiS55x晶片未來用於iSTB的機會也相對提高。


除此之外,Microsoft積極希望將PC從書房推展至客廳,除了併購WebTV(即是使電視可上網的STB)後提供MSN TV Service外,也希望將PC變成客廳中最強、最主流的iSTB,目前PC搭配Windows XP已經可以播放DVD-Video,未來新版的Windows XP(研發代號FreeStyle)將可以錄製電視節目、以子母畫面顯示電視節目等,等於讓PC充當硬碟錄放影機,如此發展下去,或許也會影響iSTB的拓展空間。


接著是遊戲主機,遊戲主機方面目前由SONY的PlayStation 2(以下簡稱:PS2)、Microsoft的XBOX、以及Nintendo的GameCube(以下簡稱:GC)三家為主,短期內三者的遊戲主機雖可上網,但以連線遊戲(On Line Game)為主要應用,未來才可能推展到其他的上網應用,而且3D遊戲當道,遊戲主機的規格發展特例於整個資訊產業外,PS2、XBOX、GC三部主機用的繪圖晶片都是特製的,都不是資訊產品原有的晶片,只是技術相接近而已,其中PS2的GS(Graphics Synthesiser)晶片是SONY自行開發的,XBOX的NV2A晶片則是由nVIDIA公司開發,而GC則是由ATi公司特別使用ArtX技術開發,只有處理器方面比較傾向就近取用資訊組件,如PS2用MIPS R3000晶片,XBOX用Intel Pentium III晶片,以及GC使用IBM PowerPC晶片。


PS2真正的處理器為SONY獨自開發的EE(Emotion Engine)晶片,R3000晶片主要是PS2的前一代主機PlayStation所用,PS2為相容執行以往PS主機上的遊戲,因此持續保留此一晶片於PS2主機中。


商用IA

許多市場分析師與觀察家都認為商用IA的未來市場發展將無法與其他IA產品相比,不過就現階段來看,這也是目前需求與供貨最平穩的一項IA產品。


雖說Thin Client有許多實現方式,但由於Windows應用程式的方便與親和性已深植人心,因此今日大多數的Thin Client都是指WBT,而WBT目前幾乎90%都是使用NS的Geode晶片,包括GX1晶片或SC2200晶片,且市佔率最高的製造商為慧智(Wyse)公司。


由於Thin Client的功效也可以用現今的一般PC模擬成,且上班人士多半對強大功能的PC已很熟悉習慣,所以Thin Client的需求自然也不易提高。


不過這不表示未來Thin Client將會受限,Microsoft未來將會推展一種新觀念產品,即是智慧型顯示器:Smart Display Device,此即是無線型的Thin Client,等於是拓展居家的第二部無線型PC,甚至會是所有家庭成員人人一機,或許這是未來Thin Client的更廣泛出路之一。關於SDD目前已經有優派(ViewSonic)與慧智(Wyse)願意投入,而初期的研發以NS的Geode晶片,以及Intel的StrongARM/XScale晶片為主,使用的作業系統是特殊版本的Windows CE .Net,研發代號為Mira。


其他IA產品發展

雖說有廠商嘗試提供獨立販售的車用IA讓消費者自行擴充安裝,但眼前仍以車商直接提供資訊化設備為主發展方式。


除了上述的各類IA產品外,當然也還有其他型式的IA產品,如網路冰箱、影像電話等,不過其市場規模都尚未開啟,適用性與接受度也有待考驗,已及等待更高傳輸率的網路環境成熟才行。


比較值得一提的是行動上網機(Web PAD)、家用閘道器(Home Gateway)、以及平板式電腦(Tablet PC),這些IA產品都逐漸走紅中,Web PAD目前的晶片方案大多是NS的Geode SC3200晶片或Transmeta的Crusoe TM5400晶片,Home Gateway也以NS較為力推,目前尚未有針對Home Gateway所特別設計的IA晶片,不過預計2002年下半即可有對應晶片出現。


至於平板式電腦,這是由Microsoft提出的「以手寫取代鍵盤的筆記型電腦」,展示機是用Transmeta的Crusoe晶片,但未來仍有各種其他方案的可能性。


結語

從整體來看,「手持式IA」與「遊戲主機」兩者是屬於較有特別晶片與規格需求的產品,手持式IA以超省電的RISC CPU為主,x86 CISC CPU幾乎掛零,而遊戲主機需要與主流PC相比擬的3D效能與品質,甚至是更超越。


除這兩者外,其他IA裝置的晶片供應商則較為一致,如美國NS、Transmeta,歐洲的ST,台灣的SiS、VIA等等,這些廠商都是以x86 CPU架構為基礎而提供IA晶片解決方案,NS的Geode系列晶片其前身來自於Cyrix的5x86、MediaGX,ST的STPC系列晶片也是來自Cyrix Cx486,SiS的SiS550系列則是來自RISE mP6,VIA的C3也是來自IDT/Centuar的WinChip。


會有這樣的發展並不令人意外,由於主流PC的CPU只剩Intel、AMD兩大廠互爭,在效能與價格難以追趕下,尋求效能要求不高的IA產品發展確實是較可行的出路,且IA產品需要TCP/IP通訊協定,目前大多數的TCP/IP通訊都是透過CPU執行OS的核心程式來達成,鮮少有專用的TCP/IP通訊晶片來完成,而x86架構也是支援TCP/IP程式與工具上較完整的一個平台,因此低階的x86 CPU,搭配與整合其他IA產品所需的週邊功能,是現在最理想也最主流的IA晶片發展趨勢。


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