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迎接千禧邁向數位化時代--架構數位化時代
 

【作者: 黃國晉】   2000年01月01日 星期六

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「Y2K」這個既愛又怕的字眼,一則代表電腦時序的危機問題;二則象徵在資訊時代蓬勃發展之下,創造了無遠弗屆的網路國界。而「速度」、「連結性」及「無體性」的網路世界,更是邁向數位化時代的最好註腳。推動此空前變局的莫過於半導體產業的勃興,其帶動了周邊資訊產業的發達,而網路的興起更加速數位化的腳步。在這新紀元裏由於網路應用結合了語音、影像、資料,而衍生出更高頻寬的需求且創造出超媒體的舞臺,二十一世紀儼然由PC時代轉為Network時代。數位化時代不再是單向的溝通,而是集共同資源與智慧所架構的行動化、突破疆界與距離的限制,顛覆了傳統的經濟模式。在迎接此新世代來臨之際,吾人應思考人類未來的走向及數位化對我們日常生活的衝擊與影響。


數位化時代創造出3C整合世代,而驅動力正是半導體與Internet,但近來被業界奉為不變準則的摩爾定律也受到了挑戰,過去IC製程多能循著此定則前進,然最近在免費電腦、低價電腦或簡易電腦的衝擊下,促使PC面臨嚴重的考驗。一旦這股風潮成形,則間接地影響到CPU推進的速度,幸好Internet的出現賦與PC新的定位與價值,而Internet代表的是打破空間的阻隔及以速度取勝,因此讓CPU及晶片的速度不得不跟著起舞。所以,半導體因Internet而更茁壯、Internet因半導體而愈趨成熟。在半導體與Internet的帶動下,開創了數位化時代,而未來對高科技產業及人類生活型態或經濟模式,將造成何種影響?以下是本文要討論的重點!


一、數位產品多樣化、開創IA新紀元:

過去PC扮演的是解決應用的角色,未來將只是一網路上的介面工具。「後PC時代」所衍生出的產品,主要是在通訊、網路、資訊家電等更為便利的周邊產品,讓使用者可以不必依賴傳統的電腦來進行資訊的遞傳。但這並不代表PC就會因此消失,PC將會變身隱藏在不同的數位化設備當中,成為一個零組件,藉由這種轉變達到真正的普及化以及移動化的地步。後PC時代,將打破目前產業之間的分際,包括個人電腦製造商、周邊產業、網路等相關產業。


不同應用範圍的電腦,是未來後PC時代數位化的特徵,以此觀點就衍生出了所謂的資訊家電(Information Appliance)的概念。根據IDC預估,現有的各種資訊家電當中,包括手持式裝置、網路電視、遊戲主機、影像電話等,其全球產量從今年起均將呈現急速的成長。其中,又以手持式裝置成長力道最強,並樹立了電子產業演進重要的里程碑。以下針對幾種數位化產品作介紹,以瞭解其未來的發展方向及其應用情形:


1.數位視訊轉換器(Set-top Box):

數位視訊轉換器係指一種接收的裝置,數位視訊用戶可由Set-top Box接收來自Cable、地面廣播或電話網路的數位資訊,是數位電視網路與用戶端的媒介。數位電視Set-top Box是一具潛力的市場,惟過去因價格偏高,市場接受程度仍有限,而隨著IC晶片整合逐漸完成、業者競爭激烈、產業標準逐步地建立等,遂導致市場價格有下降的趨勢。而資訊產品家電化後,未來利用電視上網或連接視聽器材將逐漸地實現,而讓數位電視走入家庭的目標,將因IA時代的來臨而實現。


台灣在此領域已逐漸扎根,據調查預估,公元2002年數位電視的出貨成長率約達30%以上,此意味著數位視訊轉換器亦將水漲船高,也架構出未來家庭多媒體的雛形;同時在發展家庭資訊化之餘,更應構建家庭電子商務,而數位電視及數位視訊轉換器正是其溝通聯繫的主要媒介。除此之外,家庭網路普及程度、大尺寸CRT或LCD顯示器技術成熟度、ISP或寬頻網路的健全等,均為架構數位化家庭網絡的重要條件。


2.手持式電話(Cellular Phone):

手持式電話1999年銷售量即超過2億支,而全球手機大廠Motorola其「Motorola」之文義即代表流動的聲音。手機行動化正是數位時代的象徵,全球手機系統種類大致上可分成六大類,分別為:GSM、CDMA、AMPS、PHS、PDC、類比式(圖一),但仍以GSM的佔有率逾六成,為全球最大的手機使用系統。



《圖一 各系統行動電話市場銷售比例圖》
《圖一 各系統行動電話市場銷售比例圖》

行動電話開創了移動的通訊橋樑,而數位化時代所謂的行動辦公室,即是透過行動電話無線上網來接收郵件及收看電視、金融行情等。而行動電話業者與電信服務業的緊密結合,更是決定手機實質價值的重心,行動電話講求的是收訊良好且傳輸速度迅速,因此,行動電話藉由硬體業者與服務業的充分配合而創造出廣大的使用市場。另一方面,隨著手機市場競爭日益激烈,產品生命週期由原來的1年多縮短至4~9個月,汰換比率相當地高,此正顯示出行動通訊的需求將走向平價化及普及化。而隨著WAP的建立及Bluetooth技術的日益成熟,將加速行動電話與周邊產品的無線連接,此正象徵著網路與數位時代的便利性及連結性,足以加速行動通訊與Internet間的聯繫,並架構出消費性資訊的特徵,未來的國界將近在咫尺。


3.MP3 播放機(MPEG-1 Audio 3 Layer):

隨著MP3在網路上日漸地普及後,此種壓縮儲存格式正改變了多媒體及音樂市場生態,MP3可將一般檔案容量壓縮成十分之一,亦即原本只能儲存十首歌曲,經過MP3技術則可存取一百首,且在網路上供公眾使用下載,對原來CD及錄音帶業者形成不小的衝擊。而隨著美國唱片協會控訴Diamond侵犯著作權等問題的解決,加速了音樂市場對此前景的看好。國內也開始提供加密MP3數位音樂,並已取得千餘首華文歌曲的授權,預計將自2000年一月開始,正式展開數位音樂收費業務。


而Microsoft的Windows Media Technologies加解密技術,預計在2000年開始正式切入數位音樂市場。In-Stat認為,線上音樂市場未來幾年將會快速地發展。1999年全球線上音樂銷售額達到5億美元,預估在2003年,將可突破20億美元關卡。因此,在全球音樂單曲下載主流成形時,則MP3 Player將會成為行動式音樂視聽工具,取代傳統的隨身聽,此種趨勢顯示出網路資源的豐沛性及共用資源的重要性。


4.數位相機(Digital Still Camera):

數位相機顛覆了傳統的影像世界,Dataquest預測其1999~2003市場複合成長率(CAGR)為20.4%,近來隨著USB及IEEE1394連接埠的發展,間接地加速其使用的便利性與普遍性。數位相機主要市場仍集中在日本及美國兩地,主要是前者為數位相機零組件的主要產地,約佔40%的比率;而後者由於資訊化程度高且PC運用率、普及度相當高,因此,亦促使數位相機之發達。數位相機要普遍化必須定位為一般消費產品,而非附屬於PC上,若只侷限在傳統的觀點中,將難以打入消費性市場。雖然數位相機像素愈高,在解析度上的要求也越好,但在列印技術或設備上的配合,尚未能表現出其應有的價值性,故將來周邊配備的完整及技術能力的提升,均影響數位相機的普及程度。


5.個人數位助理(PDA):

IA時代各種操作工具皆講求簡單、行動化及與知識結合,在此潮流下PDA已成為眾多業者爭相進入的市場標的,而幾年前由於缺乏作業系統的有力支援,因此,市場的接受度遲遲未能打開,但Microsoft的強力支援並信誓旦旦地要與Palm打對台,讓不少筆記型電腦業者積極投入。再者,由於通訊技術的發達,手機業者預料會整合PDA技術,形成多功能的通訊傳輸工具,而在知識型社會業已成型的年代中,各種金融商情將因PDA的成熟而愈見進步。未來PDA也會成為多功能的工具,並具備上網的功能。


6.DTV,DVD Player,Digital Camcorder:

上列各數位產品的成長率分別高達28.9%、60.2%、12.5%及10.6%,可歸類為多媒體影音類,此部分正是數位化時代生活的代表作,更是IA世代下重要的影音視聽工具。在科技逐步地邁向家庭時,結合日常生活的數位化產品,將因客觀環境的變遷而產生市場的需求增加,公元2007年以前美國、台灣及全球大多數的類比式電視廣播,將全部要轉換成數位式電視廣播,這也是電視史上一項重大革命,此將改變目前電視節目製作、播放,及接收的形態,藉由數位電視機就可成為資訊處理中心,這種全新傳輸系統的轉變,即是數位電視時代,預期將會帶動全球3C產業及周邊產品的商機。


另外,在DVD Video Player方面,由於利潤較高且未來符合消費市場的需求,因此,在家庭化影音劇場的推動下,將會逐漸與VCD Player並存於多媒體市場,但整體觀之,DVD Player在畫質影像上略勝一籌,且價格將因生產者日眾而下滑。而Digital Camcorder(數位攝影機)依據Dataquest預測其1998~2003年年複合成長率為26.7%,而在數位化的家庭影音工具逐漸增加下,亦可視為PC的周邊配備,更可與各式資訊家電產品搭配成為多媒體攝錄工具,消費市場之需求可期。


7.寬頻數據機(Cable Modem/DSL Modem):

隨著網路的普及化及上網人口急速增加,連接網路最主要的媒介-數據機,遂成為熱門的產品。依據Dataquest預測其1998~2003年年複合成長率Cable Modem/DSL Modem分別為40%與39%。近來寬頻網路的興起,無論是Cable Modem或是DSL Modem,在可見的未來均將成為網路市場的必需品。前者以傳統的電話銅線為傳輸介質,後者則以有線電視纜線為傳輸媒介,且二者有著替代的關係,然DSL Modem雖然是寬頻網路的重要儲存技術,但仍有不少待解決的問題,例如:應用頻段、銅線物理性質、佈線問題及數位迴路載波器。隨著電信業務及網路傳輸技術的進步,將加速寬頻網路與DSL Modem的推展。而Cable Modem也必須通過Cable Labs的認證,國內在此部分之機制仍不足,即使經過驗證,但是否有足夠的市場量產能力及信賴性等問題均值得觀察。


二、新興產品推動半導體業的發展

上述數位化產品的出現,象徵著下游消費市場對新興產品的需求旺盛,而下游的需求通常能成為推動上游技術進步的原動力,因此,從以上數位化商品的發展亦會造成半導體業的丕變,尤其在晶片上產生很大的需求變化,以下謹就幾種晶片作介紹:


1.SRAM:

在SRAM的市場分佈上,高速SRAM及低電壓之SRAM(圖二)有很大的地域性差別,在高速SRAM上我國佔了76.4%,而美日韓共佔約23%之比例,原因是高速SRAM主要用於L2 Cache,而台灣在PC及主機板代工體系上佔有絕大部分的比例,也因此促成台灣高速SRAM的市場佔有率。但隨著整合架構、CPU整合L2 Cache等趨勢,預計公元2000年後整合L2 Cache將佔有一半以上的市場,則高速SRAM在整個市場的地位將為之丕變。而低電壓的SRAM主要應用於通訊(Cellular Phone)及Mobile Device(Notebook PC、Mini Notebook PC、PDA),我國在此方面發展的速度不如美日等國,惟隨著台灣通訊及消費市場的成長,相信未來在低電壓SRAM的需求將日益強烈。而在封裝領域中,高速SRAM多以QFP為封裝型態,而低電壓SRAM則以TSOP為眾,但未來此將朝FBGA(Fine-Pitch BGA)、CSP發展。



《圖二 高速SRAM[左]及低速SRAM[右]市場佔有比例圖》
《圖二 高速SRAM[左]及低速SRAM[右]市場佔有比例圖》

2.Flash Memory:

在PC上主要應用在BIOS,封裝型態多為PDIP;而近來應用Flash Memory的產品推向通訊及消費性產品(表一),尤其大哥大手機的需求日益增加,GSM手機一年便可賣出九千萬台,造成在大哥大手機內部的8M快閃記憶體在市場上貨源短缺,造成8M晶片市場嚴重缺貨,價格呈上漲的走勢。國內的旺宏是8M價格飆漲的最大受惠者,華邦則是1M、2M快閃晶片的最大製造廠商,同樣因市場的強勁需求而同蒙其利。由全球四大市調機構(圖三)的Flash Memory預測值可發現均呈正成長,尤以ICE的估計值最為樂觀,相信未來消費性產品如:數位相機、Camcorders、MP3 Player等產品的發展將更帶動Flash的需求。而Flash在數位化產品封裝上亦將逐漸朝FPBGA(Fine Pitch BGA)/CSP(Chip Scale Package)轉型,以因應低電壓的要求,例如:Intel的Flash由TSOP轉為microBGA封裝以改善訊號傳遞之效能。



《表一 應用產品Flash Memory的需求情形》
《表一 應用產品Flash Memory的需求情形》

《圖三 Flash Memory1997~2002年產值預估圖》
《圖三 Flash Memory1997~2002年產值預估圖》

3.乙太網路晶片(Ethernet Chip):

拜網路晶片世代交替的影響,及市場的需求逐漸提升,100MB三合一網路晶片銷售轉強,國內在100MB和10MB網路晶片的需求約在兩百萬顆以上。由於網路晶片世代交替速度加速,且網路晶片市場持續地成長,促使消費市場對100MB網路晶片需求快速躍升,預估今年100MB將取代一半以上的10MB網路晶片市場。而國內乙太網路晶片供應商除了在100M晶片上加快腳步外,並將焦點轉向筆記型電腦專用晶片以搶攻此市場;另外,網路晶片亦颳起整合風,幾乎所有廠商皆推出三合一整合晶片,以因應多媒體的多元化需求。


4.多媒體晶片(Multi-Media Chip):

影像與聲音在多媒體中扮演著非常重要的角色,而影像壓縮則成為最核心的一大關鍵技術,其中下游影音消費產品DVD、HDTV、Super VCD等技術均賴MPEG的標準與規格,而MPEG1 IC及MPEG2 IC遂成為應用的主要元件(表二),前者應用在VCD,但其解析度並非很好,故在歐美日國家市場並不大;後者應用在DVD、Digital Camcorders、HDTV等高階視訊產品,發展潛力不可小覷。



《表二 MPEG1 IC及MPEG2 IC對照表》
《表二 MPEG1 IC及MPEG2 IC對照表》

5.通訊晶片:

射頻晶片(RF IC)在所有通訊用品中極為重要,包含低雜訊擴大器(LNA)、電壓控制震盪器(VCO)、功率擴大器(PA)及聲波濾波器。IBM、HP、Analog Device等半導體業者,積極開發可取代現有BiCMOS製程矽晶片與砷化鎵(GaAs)晶片的矽鍺(SiGe)射頻晶片,預料RF晶片市場競爭將日益加劇。在此部分台灣業者仍處於追趕狀態,與歐美業者在開發技術上仍有相當的差距,急須積極介入以建構通訊產業的基礎。


手機用IC主要晶片組供應商TI、ADI、VLSI及Lucent仍支配著整個晶片市場,而各手機供應商Samsung、Nokia、Ericsson及Motorola等莫不積極與上述廠商建立良好的供應商與製造商共榮之關係。很顯然的,晶片供應商集中在某幾家大廠,對於後進的廠商而言,在零組件上即形成進入的障礙,因此,台灣在此領域尚待開展。一般後進廠商均以ASSP(Application Specific Standard Product)再加以改造,或由晶片組廠商(IBM/Lucent)提供整合設計方案以降低進入的障礙。


國內在Mobile Phone晶片組尚缺乏供應商,而射頻IC開發廠商更是少見,在如此環境下,對封裝業的商機似乎不大,但若基於成本考量,國外大廠有機會將其釋出代工,預料在此商機逐漸浮現之際,上下游分工體系將慢慢地成型,且對於尚缺乏標準的IC晶片,在IP逐次運用之下將大大地降低廠商進入的障礙,而IBM提出的SiGe整合RF IC等晶片,充分提供了解決的方案,相信在未來幾年內此領域將會是百家爭鳴的,尤其最近國內的旺宏電子在通訊晶片上有長足的發展(整合基頻及RF晶片),相信對未來的通訊市場有很大的幫助。


6.ADSL晶片:

隨著上網人數急速地增加,傳統Cable Modem的撥接速度已無法滿足,因此,市場上便出現了寬頻技術DSL,DSL數據機因而需求大增,根據In-Stat預估,ADSL晶片將由1999年的1,510萬美元成長至2002年的1.04億美元,雖然較傳統Cable Modem1999年的1.2億美元遜色許多,但隨著寬頻網路及整合技術完備以後,將帶動起寬頻網路的熱潮。工研院電通所及聯特利正積極開發此類整合晶片與相關的技術,然主要仍以歐美日廠商為主軸,例如:Alcatel、ADI、TI、Lucent、Motorola、AMD、NEC及Fujitsu等國際大廠為主。


7.DRAM:

新世代的記憶體中,按其種類可分為DDR DRAM、SLDRAM及Rambus DRAM。近來隨著Rambus DRAM的潛在問題不斷地浮出抬面,其他型態的新式記憶體遂慢慢的出線。國內電腦晶片組廠商威盛已結合美商美光(Micron)、恩益禧(NEC)和三星(Samsung)記憶體供應商成立同盟團隊,共同研發PC-133記憶體,PC-133 SDRAM乃指支援133MHz系統匯流排之速度,而PC-133就成了最佳的替代方案,此一段空窗期勢必為PC-133規格的SDRAM所填補,因此對應的系統勢必有其需求。


而從近來市場的反應觀之,似乎PC-133稍佔優勢,此反應出在低價化及免費PC之風潮下,PC逐漸走入家庭中,消費者以平價化及簡易化為主要的消費趨向,標準化的工業產品佔了成本及價格上的優勢,此亦符合DRAM規模經濟大量生產以降低成本的特性,而Intel在此股低價風潮下不再如往昔一般利潤豐厚,其以高價位及高速度的RDRAM增加附加價值,來挽回低價化所帶來的頹勢,但市場的反應似乎不是想像中的快,而造成RDRAM雷聲大雨點小。惟就長時間言,記憶體必將走上高速及高容量,以配合CPU及週邊產品的發展,尤其在支援影像及多媒體的處理上RDRAM更有其本身的優勢存在。


8.TFT-LCD驅動IC:

液晶顯示器是利用液態晶體的光學性質來達到顯示的效果,即把液態晶體灌入兩片抽完真空的玻璃之間再加上電壓,並適當控制間距,便能改變入射光的偏轉特性,而目前引起國內廠商投資熱潮的TFT即挾其輕薄短小省電的特性,創造出許多電子應用領域,如電子錶、計算機、電子字典、掌上型電視、筆記型電腦。而在後PC時代使用TFT-LCD將成為許多產品的顯示配備。目前LCD的應用觸角正逐步從筆記型電腦擴展到桌上型電腦監視器,甚至家用電視領域及其他小型之攜帶式產品,至於筆記型電腦、PDA、電子字典等新興應用領域更是稱霸天下。


相關產品雖然都是應用LCD做為顯示器,但卻有不同的使用目的,因此在產品的設計上,必須具有專業技術來輔助完成,此股趨勢從近來業者大量地投資及面板供應仍嫌不足的盛況即略知一二。而TFT-LCD驅動IC更是不可或缺的零組件,受到筆記型電腦用TFT-LCD市場需求面的影響,TFT驅動IC的需求也跟著持續增加;同時LCD監視器的應用急速增加,因此有人預測從1998年下半年至1999年,驅動IC的市場需求將趨緊,在供應商方面,除了SHARP、東芝、NEC、日立、SEIKO、 EPSON廠商之外,TI、Oki、Cirrus、三洋電機也加入生產行列,故主要關鍵技術仍掌握在日韓廠商手中。


驅動IC過去多為傳統封裝型態再透過SMT的製程與LCD面板作結合,但隨著LCD要求薄型化之下,已轉由TCP或COG、COF取代,雖仍有一些對解析度要求不高的LCD仍沿用傳統的SMT結合,但絕大部分已轉成TCP,此方式與封裝現有製程有不小的差異性,目前驅動IC由於台灣晶圓廠對於製程及IC設計較不成熟,加上初期台灣各TFT-LCD廠多會依據日本合作廠商的驅動IC規格進行採購,沒人願意冒險使用其他貨源,因此生產TFT顯示器所需的驅動IC幾乎都來自日本。


而現在能提供驅動IC外銷的日本廠商家數有限,以TI、恩益禧、松下、日立等大廠為主,對於未來大量生產的台灣TFT-LCD廠而言,驅動IC的供貨不足也容易形成發展障礙,而相關產業配套的成熟度亦深深地影響著其未來的發展潛力,據悉國內封裝業者頎邦積極在開發TCP封裝型態,以因應TFT-LCD驅動IC的時代到來,而國內的封裝龍頭日月光、矽品、南茂與飛信半導體等,亦將積極進入此封裝市場以尋求較大的利基。


9.數位訊號處理器(DSP):

數位訊號處理器在數位化時代有其舉足輕重的地位,無論是3C產品或是一般的資訊產品莫不對DSP產生需求,且未來隨著IA產品的蓬勃發展,DSP成長率將比半導體來的高,依據SIA之預估1999、2000及2001年的年成長率分別為20%、27%及30%遠遠高於半導體的成長9.1%、15.2%及18.2%。因此,DSP可說是數位時代下最關鍵的一項科技產品,更是無所不在,現在國際領導大廠主要以TI、Lucent、ADI、Motorola及SGS佔有較高的市場,相信將來DSP的需求將會持續地攀升,成為IA世代下的重要零組件配備及核心。(待續)


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