可携式游戏机的应用分类可分为Game Handheld以及智慧型手机两种，除此之外还有类似MID的可携式游戏机样式，以能够运作Android作业架构维主要特征。目前Game Handheld主要还是以能够提供杀手级应用游戏内容的厂商所主导，任天堂（Nintendo）和新力（Sony）仍占有主导地位。

可携式游戏机展现新风貌

在iPhone的带动下，Game Handheld和智慧型手机游戏功能的蓬勃发展备受看好。不过相对于一般游戏机，Game Handheld还算是小众市场，且多属于中低价位，而结合游戏功能的智慧型手机，价格定位较高，智慧型手机也可透过HDMI连接高画质的电视，让可携式游戏功能也可以在电视上呈现。可携式游戏机将更强调连结的功能，也更为着重在数位家庭环境下不同空间的移动性。

智慧型手机的必备功能也随着市场需求不断更迭，例如在iPhone影响下，多点触控萤幕便成为智慧型手机不得不具备的功能，变成没有多点触控功能、就不被视为是智慧型手机的发展结果。如果从这个角度来看，可携式游戏会不会成为下一波智慧型手机必备的功能选项呢？答案似乎越来越肯定。因为iPhone已经逐渐侵蚀Game Handheld的市占率，智慧型手机的游戏功能也越来越被凸显，其实也是iPhone把智慧型手机游戏功能的局面打开。

GPU+Android决胜负

因此，智慧型手机也越来越讲究图形处理器（GPU）效能，结合触控萤幕加上一些运动感测的加速度计和陀螺仪，配合开放式作业环境下、例如Android作业框架底下的游戏软体内容，便可以尽兴地体验与玩乐。

所以Game Handheld的发展，就不能以硬体装置规格来与其他智慧型手机作主要市场区隔，而必须以游戏引擎和GPU处理架构来强调竞争能力。另外具开放作业架构的Andr​​oid应用框架，有助于提升多元化游戏软体的嵌入设计，因此Android为基础的可携式游戏机有机会在市场上异军突起。而开放式的游戏软体，就不会是以专属的作业系统为骨干，且游戏内容也将会以虚拟商店的模式作为主流。若要符合可携式游戏机的低功耗和高解析画质的效能，GPU应该要采用多核心架构。

《图一 游戏机图形处理器和IP授权大厂合作关系示意图》 数据源：安谋科技（ARM）

GPU处理架构要玩出新花样

可携式游戏机市场主要还是双雄对决的局面，任天堂和新力挟游戏内容的优势，分别继续主导可携式游戏机市场。微软（Microsoft）虽有意进占此领域，不过仍处于「只闻楼梯响」的阶段，因此何时能看到可携式Xbox出现，可能还需要一段时日。

目前可携式游戏机的多媒体运算环境，各家都有各家的专属软硬体设计，任天堂、新力和微软的游戏平台不尽相同，游戏软体的应用环境也无法相互整合。另一方面，高解析度的游戏多媒体内容即将成为主流，可携式游戏机如何兼顾低功耗和多媒体游戏视讯品质，GPU运算负载的效能提升是重要关键，此外，降低频宽资源的负担也是GPU设计的核心要素。

Game handheld内的GPU绘图处理架构，特别注重低功耗、频宽和高解析品质三大要素，随着市场逐渐要求Game handheld的游戏内容显示品质、要和PC等级并驾齐驱时，GPU架构设计的复杂度也会随之提高。例如当WVGA提升到1080p阶段，像素点会增加5.4倍。而GPU很大一部份的耗电量，来自于读取记忆体时所占据频宽需要的功耗量。这时要兼顾效能和功耗的GPU处理架构便相当不易。

双核或多核GPU架构设计，也可兼顾不同位阶的Game handheld的绘图处理内容。高阶Game handheld或智慧型手机的游戏内容，可采用多核GPU绘图处理设计，每一个核心可并行处理各个方块状的图形处理内容。若是中低阶Game handheld的游戏应用，则可减少多余的核心资源，采用单核绘图处理架构即可。 GPU的多核处理架构，也可因应更复杂的高画质或是3D影像游戏内容的绘图需求。

各有分身 游戏机CPU架构热闹滚滚

从GPU晶片角度来看，可提供IP授权处理架构的大厂并不少，包括ARM、IBM、nVIDIA、AMD、Imagination和DMP等等，至于SiP系统封装晶片大厂还是可能会以Sharp、Sony、 Toshiba和NEC为主。 IP厂商将应用在可携式游戏机的GPU核心架构授权给SiP晶片大厂，让晶片大厂生产制造可携式游戏机的图形处理晶片。因此在可携式游戏机部份，Sharp、Sony、Toshiba仍会占有主导地位。

一般游戏机CPU架构三分天下

在一般游戏机领域，是任天堂、新力和微软三分天下的局面。从GPU的IP架构来看，IBM直接提供PowerPC架构和图形处理晶片给任天堂、新力和微软。至于新力的游戏机晶片除了采用IBM的PowerPC架构之外，新力也与Toshiba合作制造图形晶片产品，并采用nVIDIA的GPU授权架构RSX和Imagination的IP 授权，采非对称核心设计。微软的游戏机处理器除了IBM架构外，GPU也采用NEC的图形晶片和AMD旗下ATI的IP授权，并成为北桥晶片组主要内容，而南桥晶片组则是由矽统（SiS）负责。

任天堂的Wii游戏机所采用的Broadway处理器，效能在726MHz左右，是作为辅助处理的MPU（Microprocessor ​​Unit）角色，GPU架构还是以ATI授权架构为主；新力代表性的PlayStation 3游戏机内的cell处理器，效能定在3.2GHz，但更可达4.6GHz。至于微软的Xbox 360的Xenon处理​​器，效能也可达3.2GHz，采用的是独特三核架构的设计。

暗潮汹涌 可携式GPU各方角力

任天堂CPU是ARM架构为核心

任天堂可携式游戏机的GPU图形处理器架构，则是以ARM的Mali架构为主，市占率也随之水涨船高，目前估计有65％左右。预计到2013年，ARM在整体可携式游戏机的IP授权市占率，可以达到99％。这表示ARM除了继续稳固与任天堂在可携式游戏机的紧密合作外，也将进一步开拓与新力在可携式游戏机G​​PU处理架构的合作关系。

在这里ARM的图形处理架构影响力越来越深，任天堂最新推出的Nintendo 3DS，里面的处理器就以ARM 9和ARM 11核心架构为主。目前看起来微软还没有在可携式游戏机领域推出任何产品，不过ARM的下一代Mali架构将可支援DirectX环境，这已经为与微软在可携式游戏机的合作关系先行打好基础。

任天堂3DS也采用DMP图形处理技术

任天堂所推出的最新一代掌上游戏机Nintendo 3DS，除了强调无须配戴3D眼镜的裸视3D技术之外，也使用日本DMP（Digtal Media Professionals）的图形处理器技术。

Nintendo 3DS采用的DMP的绘图处理器Pica200，可以在200MHz时脉运作下，支援顶点效能（Vertex Performance）可达每秒1530万个多边形（polygons）数目、以及每秒8亿个画素的绘图处理能力。因为更多的多边形电脑图像，游戏机内的游戏图像越能逼近呈现神似效果，而顶点则是多边形和多边形连接的点。

另外DMP的Pica200绘图晶片还具备各项多媒体绘图处理功能，包括可支援最高4095×4095画素的Frame buffer；画素格式可支援RGBA4444、RGB565、RGBA5551和RGBA8888；可提供OpenGL ES 1.1内嵌式绘图核心的顶点编程（Vertex program）、支援RTT（Render to texture）、Bilinear texture filtering、全景反锯齿功能（Full-scene antialiasing）、图层半透明混合处理（Alpha blending）以及Polygon offset等等。

值得注意的是，DMP拥有所谓藉由可带光影物理修正让即时照片真实渲染（shader）的技术。这个技术可以让DMP的绘图晶片，呈现游戏内容内快速渲染云彩、烟雾、气体和其他模糊物体的逼真显示效果。此外，DMP也开发应用于嵌入式产品的 2D / 3D 绘图技术开发，提供整合软硬体架构的3D绘图解决方案。

DMP的PICA2000绘图处理核心采用DMP自有的3D绘图扩充功能Maestro技术，可藉由硬体方式达到各种复杂的著色功能，在讲究低功耗设计的高阶可携式游戏机当中，实现裸视3D高画质的图形渲染功能。

抢攻阵地 ARM将推下一代GPU架构

ARM目前在Game Handheld绘图处理器架构的市占率约为65％，在任天堂游戏机的市占率已接近100％。在Mali-200和Mali-400绘图处理架构之后，今年底前ARM也会推出下一代Mali绘图架构，可同时支援Apple积极推广的OpenCL和微软的Direct X多媒体预算环境。现在新力的PSP系列还是以MIPS核心架构为主，不过ARM则是非常积极地要抢攻新力可携式游戏机这一块，预计在2011年，新一代PSP的图形处理架构就可能会以ARM架构来取代。

ARM的四核GPU架构，在频率275MHz时，每秒填充率可达到1G。现在ARM所设计的Mali架构，可以让游戏显示品质WVGA提升到1080p阶段时，频宽仅需增加2.5倍。其采用的技术是，把大萤幕图形处理切成多个小格方块来运作，利用GPU内部的buffer和cache，由GPU内部先处理频宽负担，减少读取外部记忆体的次数，让外部的资源调配可以更具弹性空间。

除了继续支援OpenGL ES 2.0和OpenCL绘图运算环境外，ARM也会进一步支援微软的Direct X游戏环境。在GPU处理架构部份，ARM强调的是多核心设计，采取类似平行处理的设计概念，每一核心对应处理多个特定的游戏视讯方块，藉由可达4核心GPU绘图处理架构在运算负载的弹性化设计，来提升GPU运算处理的效能。另外，将传输资料的频宽负载锁在晶片内部来处理，而减少记忆体读取所造成的负担，也是GPU绘图处理架构能进一步降低功耗、满足可携式游戏机应用需求的重要设计。

扩大可携式游戏机的影响力，并改变既有游戏平台的相对封闭生态，一直是ARM在此领域的发展重点。提供SoC厂商更多开放资源的绘图处理运算环境，以及设计多核心的GPU架构，强化省电低功耗、提升频宽效能和游戏视讯品质，便是ARM在绘图处理架构的技术指导原则。

多核GPU成趋势 可携式游戏平台走开放

尽管可携式游戏机其中之一的Game handheld装置，相关架构还是由游戏内容厂商所决定。不过游戏内容势必朝向开放环境前进，这时GPU多核架构的标准化便越来越重要。

无论是ARM的Mali绘图处理架构还是Imagination的POWERVR架构，都不约而同地强调可支援OpenGL/ES 2.0/1.1绘图软体规格。 OpenGL/ES 2.0被视为可提升可携式游戏机内容品质与PC等级并驾齐驱的规格，这已经逐渐成为智慧型手机游戏软体设计的共通标准。

但是在Game handheld领域，现在游戏内容供应厂商仍是在相关规格下，走自己的专属架构，彼此内容之间尚无法进一步开放。微软的游戏内容便以DirectX规格为主，而苹果则是主推OpenCL。目前由于微软尚未切入可携式游戏机领域，因此GPU绘图处理架构也还没有能够支援DirectX的设计，不过ARM在年底前会推出的新一代Mali架构，将会进一步支援DirectX，因此将可同时支援OpenGL/ES 2.0和DirectX。

但是可携式游戏机的样式不是只有Game Handheld而已，智慧型手机内的游戏功能，或是中国市场类似MID的Andr​​oid游戏机也开始出现。这些多样式可携式游戏机的OEM厂商，未来都会是极具潜力的市场。特别是在Android架构底下，可携式游戏机的样貌将会更变化无穷。例如中国的可携式游戏机市场，多半会从PMP装置为基础，今年底开始变化出各样各样的可携式游戏机产品。

在这里，我们也别忘了微软也正在鸭子划水、想切入可携式游戏机的企图心。尽管微软尚未明显表态，可携式Xbox的影子都还没浮现，不过前阵子微软和ARM宣布扩大合作关系，里面便透露出一些蛛丝马迹。

可携式Xbox热身 微软和ARM合作还有得瞧！

进一步观察Microsoft和ARM扩展合作关系的发展脉络，可携式游戏机应该是其中重要的项目之一。 ARM和Microsoft所签订的处理器授权模式，可能是让Microsoft获得设计处理器晶片更多的自主空间。花钱买更广泛的处理器架构授权，就是想要在晶片设计领域独立自主，也就是要摆脱被其他晶片大厂技术的绑缚与受限。 Microsoft要的ARM核心授权，也应该是Cortex-A8等级或以上的授权。Microsoft宁愿花钱晶片设计「自己来」，除了证明「我也行」之外，还有更多的策略盘算。

Xbox游戏机是Microsoft具备自主品牌产品掌控能力的代表作。 Microsoft应该是希望先掌握Xbox游戏机的处理器自主能力。能够总揽大部分处理作业的游戏机处理器，特别是以SoC架构来呈现，需要更多的硬体设计资源。可携式游戏机处理器最大的课题便是散热，新一代更具行动化的Xbox游戏机，更需要降低处理功耗。Microsoft可以藉由ARM处理架构授权，取得更多的硬体设计资源，自主打造低功耗的可携式游戏机处理晶片，来掌握可携式Xbox游戏机整合软硬体的关键技术。

可携式游戏机会更好玩

虽然在可携式游戏机领域，任天堂和新力仍占有主导地位，不过微软可没有放弃这一块，可携式游戏机发展风貌也正在起变化。无论是Game Handheld、智慧型手机还是MID样式的A​​ndr​​oid游戏机，GPU绘图处理架构都是攸关游戏高解析画质、低功耗运作、降低处理负担的最关键设计。高效能且多核心的GPU处理架构设计、搭配开放的游戏引擎和作业环境，才能因应可携式游戏机多元化游戏平台的应用趋势。可以预见的是，2011年的可携式游戏机市场，将会有另一番新风貌。