反向還原工程公司提供工程服務，分析競爭激烈市場裏的先進晶片。也因為如此，經常發現產品的內部的技術與製程，可能與市場宣傳的不一致。因此，從反向還原工程的角度，在2006年所看到的電子產業發展，與晶片製造商以及業界專家的觀點可能有所不同。

在本文中，將透過反向還原工程技術從更高的層次展望市場既有技術與市場，內容包括處理器、FPGA與PLD、快閃記憶體、DRAM、CMOS影像感測器以及RF/混合信號晶片。

處理器

2005年業界都為發佈65nm元件整裝待發，尤其在微處理器和消費電子的領域。據說英特爾（Intel）於2005年最後一周發表了雙核「Yonah」奔騰M處理器予系統製造商，最終產品在2006年1月的CES 2006會議上正式發佈。

AMD在製程改進方面沒有那麼積極，他們計畫於2006年下半年推出65nm元件，但同時他們也逐漸加大12吋晶圓廠Fab 36的產量。AMD發展雙核產品已有一段日子，所以並不急於推出新產品，與此同時，他們也不斷改進90nm產品。

說到多核處理器，IBM也開始在準備八核「Cell」處理器的生產，並計畫於2006年第三季量產供應，用於Sony的PlayStation 3。Sony PS3發佈日期現在還不清楚，市場上聽到最近的日期是第二季初在日本發佈。事實上，微軟Xbox 360採用了IBM的三核處理器，以及在即將上市的任天堂Revolution採用雙核處理器，因此未來幾年IBM在遊戲機市場將佔據很強的地位。(圖一)顯示了Xbox 360內部的IBM和ATI處理器，而反向還原工程公司最近亦提供了此處理器之分析。

IBM同時也在其他領域推出「Cell」處理器，將於2006年第二季用於Mercury Computer Systems公司的Dual Blades中。90nm晶片的生產過程將會按計劃進行，不過是否能順利上市就可能是另一回事了。

PS3其他方面也引起了業界的關注，市場傳聞Nvidia設計的繪圖處理器將在Sony/東芝的晶圓廠中採用65nm製程技術生產。PS2使用的繪圖處理器是第一個量產的90nm晶片，但看起來於2006年英特爾似乎是第一家毫不相關的廠商。值得關注的是，松下悄悄宣佈他們將直接從130nm跳到65nm，在新12吋晶圓廠生產DVD控制器。

《圖一　Xbox 360中的IBM CPU（左）和ATI GPU（右圖中較大的晶片）》

ATI在電子遊戲機市場表現也相當不錯，並得到Xbox 360和Revolution採用，而後者很可能是90nm晶片，但據說2007年將移至TSMC過渡性質的80nm製程，包括Radeon X1300CE（R505）和RV580 GPU，而且可能將在第一季度發佈。他們的X1800今年較晚打入市場，所以市場可能要到第二季或第三季才能看到發佈消息。

富士通加入陣營，用於Transmeta處理器的90nm製程電晶體柵極長度約40nm，所以跟其他晶圓廠相比之下，在65nm前進的路上已經走了一半。他們2005年秋季開始使用65nm製程，但至今尚還不知道2006年會有哪家用戶使用該處理器。Sun將在其雙核SPARC64 VI上與富士通合作，但這將是90nm製程，到2008年再逐漸演變到65nm的VI+。

在無線領域，德州儀器（TI）於2005年發佈了OMAP2處理器系列，並很可能轉到65nm，目前正在達拉斯的晶圓廠生產。高通（Qualcomm）也發佈了第一款用於手機的65nm晶片（出自於TSMC），包括用於CDMA2000和WCDMA等第三代移動電話的MSM6800、MSM6280、MSM6260、MSM6255以及MSM6245方案。而在這些產品發佈後通常需要9～12個月才能開始實際量產，所以市場上要到2006年第三或第四季才能看到這些手機。

FPGA和PLD

這個領域的大部分產品都來自於無晶圓廠半導體廠商，賽靈思（Xilinx）、Altera、Lattice和Actel都在使用代工廠，據說賽靈思和Altera都開始提供65nm樣品（賽靈思產品來自於東芝和UMC，Altera則來自於TSMC）。

Lattice目前的EC、ECP-DSP和XP系列產品都採用130nm，預計2006年將推出90nm SC系列產品，所有都在富士通製造。即使Lattice和富士通將合作延伸到65nm，我們認為到2007年之前也不會有產品推出。富士通130nm製程非常有意思，因是這是在量產製程中唯一使用Dow公司SiLK旋轉低k電介材料的製程技術。

Actel為第四大FPGA供應商，把目標定位於太空市場，所以預計他們不會在技術上有什麼改變，不過將來很可能看到他們推出更多可用於太空及汽車市場的產品。

《圖二　Fujitsu製造的Transmeta Efficeon中的40nm電晶體》

快閃記憶體

2005年可以稱為「快閃記憶體年」，我們都看到驚人的增長，歸因於消費電子產品需求增加，如MP3播放器、手機、數位相機等。快閃記憶體技術驅動了製程改進，於2005年三星推出了73nm 4Gbit和8Gbit NAND快閃記憶體（晶片尺寸僅僅只有0.0225μm2），2006年極有可能在市場看到50nm 16Gbit晶片。三星主導了2005年市場，第三季佔有50％市場佔有率，而且還將在2006年延續下去。

《圖三　Samsung 4Gbit NAND快閃記憶體截面圖，顯示單元間距為150nm。》

快閃記憶體市場獲得成功，驅動了其他大規模公司都想加入其中，例如，最近英特爾和美光宣佈成立合資企業。美光擁有90nm 2Gbit產品技術，他們想在2006年進入更高密度的70nm製程，目前正將位於弗吉尼亞州Manassas的12吋晶圓廠轉向生產快閃記憶體，這可能是他們2005年第四季成長400％的主要原因。即使如此，他們在市場仍名列第五，占3.4％的市佔率。

東芝是2005年第二大NAND快閃記憶體供應商，第三季市佔率為23％。在對蘋果產品的反向還原分析中，發現東芝與三星的晶片幾乎一樣多。東芝將重點放在多層單元（MLC）快閃記憶體上，每個單元各兩位元，但其代價是周邊電路更加複雜，而且需要嚴格的柵極技術解決電容耦合問題。不過MLC非常適合於成本低的消費性數位音訊解決方案應用，如蘋果的iPod nano。三星以單層單元（SLC）引領市場，對MLC並不重視，但現在這也在其規劃當中，並開始提供產品。

Hynix是第三大快閃記憶體供應商，目前正加速技術，已經在提供90nm 4Gbit和8Gbit產品，並聲稱將於2006年提供70nm 16Gbit產品。

瑞薩科技則在第三季名列第四，據說將暫緩MLC 8Gbit NAND快閃記憶體的生產。不過在與Grandis聯合後，他們宣佈將推出65nm MRAM產品。

DRAM

2006年記憶體技術將從DDR轉向DDR2，製程技術也將從90nm縮至80nm，最先實現的產品是1Gbit晶片。在儲存模組方面，全緩衝DIMM將佔據很大一部分之市佔率。

三星在DRAM製程技術競賽中再次領先市場，他們在儲存元件中使用了創新的隱藏式電晶體，這將使設計製程縮小至80nm。

三星2005年第三季DRAM的市場佔有率為30.6％，其後是Hynix的16.6％，然後是美光15.3％與英飛凌13.5％，Elpida則以7.2％名列第五。

Hynix也推出了90nm DRAM產品，並計畫轉向80nm。美光目前提供110nm產品，但由於對DRAM成本的壓力，因此未來市場上將很快就能看到95nm製程的產品。美光有一項創新性6F2技術可以代替常用的8F2技術，因此可以透過更為先進的技術實現高密度製程。

英飛凌是前五名廠商中唯一採用溝槽DRAM的製造商，眾所周知，英飛凌把記憶體事業部分拆除。在產品方面他們正在提供90nm記憶體，同時也積極開發70nm產品，不過看起來在2006年最多也只能是提供樣品。英飛凌還有一些新技術可提高封裝密度，例如方形溝槽和knobbly高k值電容介質就是其中兩個例子。

Elpida的DRAM產品也全部是90nm製程製造，預計未來將轉向80nm，這可能會發生在2006年下半年。前五大供應商除了自己製造以外，DRAM業務外包也越來越多，這部分也會繼續發展。比如英飛凌和Nanya及合資企業Inotera合作，Elpida也有部分產能來自Powerchip和中國的中芯國際（SMIC）。

《圖四　三星512Mbit DRAM截面圖，圖上顯示了隱藏式陣列電晶體。》

CMOS影像感測器

照相手機在2005年銷售了約5億支，占全部手機銷量的三分之二。同時照相模組解析度從130萬像素增加到了200萬像素，預計2006年300萬像素手機將成為主流，同時技術也在從電荷耦合元件（CCD）轉向CMOS，這對手機而言是個普遍現象。

所以就像快閃記憶體一樣，目前許多製造商和代工廠都在提供影像感測器製程技術，CCD製造廠商也正積極跨入CMOS領域，其中最引人注意的是柯達宣佈向IBM和TSMC提供授權，並將在這兩家公司的晶圓廠生產300萬和500萬像素之影像感測器。因此在2006年市場上也將見到採用這些影像感測器的終端產品問世，包括手機和數位相機等。

美光相對來說是影像感測器市場的新進入者，他們從130萬像素產品起步，剛開始提供300萬像素的產品，像素尺寸只有2.2μm×2.2μm。另外美光也有500萬像素產品，這些產品將準備應用於數位相機。

Sony是銷售量最大的影像感測器製造商，但過去大部分是CCD製程，目前也正極力增加生產CMOS感測器。2005年Sony的CCD因出現問題而廣被宣傳，由於涉及到多家製造商不同的照相機，所以他們在2006年不得不盡力改善市場地位。目前Sony已有200萬像素的CMOS影像感測器，所以預期他們將不會錯失300萬像素感測器的市場機會，儘管目前尚未預先發佈消息。

東芝2005年在影像感測器市場名列第五，但他們的產品僅用在諾基亞的N90智慧手機中，未來希望能夠聽到更多相關的消息。東芝於2005年秋季推出了320萬像素的影像感測器，因此預計在2006年將可以看到更多終端產品的應用問世，也許會是另一款諾基亞手機。

對於數位相機而言，CMOS正穩健地步入過去CCD佔據的領地，將來預計這種趨勢還將持續下去。佳能（Canon）已將CMOS影像感測器用於高階數位單眼相機中，例如在EOS 5D這款相機上便採用了1280萬像素之24 × 36mm CMOS感測器。

《圖五　諾基亞N90採用的東芝200萬像素CMOS影像感測器照片，以及電晶體分層像素圖。》

RF/混合信號

無線通訊市場銷售額非常龐大，將更多功能整合到CMOS中是降低成本最主要的驅動力，但在1～10GHz頻段範圍，有一項功能卻是難以整合的，就是無線接收器的前端放大器。通常稱為RF放大器，或低雜訊放大器（LNA），這些都是在RF頻段工作之元件。

目前大部分LNA採用矽雙極性SiGe（鍺化矽）電晶體或III-V族半導體材料如GaAs（砷化鎵）製成。與標準的CMOS不同，不管SiGe還是GaAs都不能作為大規模量產低成本半導體之製程技術，如果能夠將LNA功能整合到CMOS接收器晶片上，就可以從系統中省去一個昂貴的元件和一個晶片。

這裏所關注的頻率約為1～10GHz，包含了目前以及未來一些市場廣大的應用領域，如IEEE 802.11、WiMAX、W-USB（無線通用串列匯流排）以及手機中的GPS等。

大致說來，製程技術從90nm到65nm的進展可以提高NMOS電晶體在100GHz到130GHz的基本單位增益頻率回應（ft）。在許多RF設計中，電晶體的ft要求至少是應用頻率的10倍，因此製程技術從90nm轉向65nm將使CMOS線路在1～10GHz的重要商用頻段大幅提高速度。

在過去，RF/混合信號製程較先進的邏輯製程落後，但是將手機RF前端整合到CMOS，所得到的成本節省可能會影響這些產品，使其導入65nm製程的速度比預期還要快。無線USB是另外一種應用，工作在3.1到10.6GHz頻段，正好是65nm技術支援的頻段，加上更低的整體功耗等優點，能更快加速製程技術的轉化。

例如TSMC希望65nm製程可以將標準電晶體密度增加兩倍，邏輯速度加快約50％，待機功耗降低20％。博通、高通和飛思卡爾都利用TSMC最初的65nm晶圓光罩共乘服務系統（Cybershuttle），進行早期晶片開發製造，而TI則聲稱已經具備65nm無線產品樣品。

儘管在2006年初市場上尚無法看到下游設備廠商使用65nm RF晶片，但在成本的驅動下，2006年底將會有部份產品上市。

結語

儘管65nm邏輯產品推出以後吸引了媒體的目光，但實際上業界還有很多其他領域值得關注，至少有一點可以肯定：2006的製程技術將會非常有趣！

（作者為Chipworks高級技術分析師）

延 伸 閱 讀

可信任運算平台（Trustable computing platform）為企業及客戶帶來一些好處，同時內容供應商也蒙受其利。內容及軟體業是否能夠重視客戶滿意更甚於保護自己的營收，將會是決定市場是否接受及使用這項技術的主要動力。相關介紹請見「可信任運算平台發展剖析」一文。 處理器的設計正從提高頻率向降低功耗的方向轉變，為滿足更高性能的要求並使功耗不超過許多應用所能承受的範圍，微處理器的一個明顯變化是從頻率越來越高向多核心架構轉變。本文分析這種轉變對嵌入式系統設計性能帶來哪些改善。你可在「利用多核心處理器架構改善嵌入式系統性能」一文中得到進一步的介紹。 封包交換雖然贏得了廣泛應用，但現有的分時多工（TDM）電路交換架構仍然可望在語音通訊領域發揮至關重要的作用，而且TDM還能與網際網路協定及其它封包技術共存，這就提出一個問題：如何調整TDM網路以使其適應下一代網路對靈活性、吞吐量、互聯性之要求。在「運用擴展分時多工（TDM）網路滿足下一代網路需求」一文為你做了相關的評析。

市場動態

現今全球資訊科技以及消費性電子產品的設計與開發方面，台灣地區的設計者正扮演著越來越重要的角色。飛利浦電子特別強調其在台的微控制器（MCU）產品策略，說明其如何符合台灣設計者的需求。相關介紹請見「飛利浦微控制器帶給台灣設計者品質及價格上的競爭優勢」一文。 由日立製造所與三菱電機合資成立的瑞薩半導體（Renesas），16位元與32位元微控制器（MCU）繼汽車電子應用後，近期則進一步切入智慧卡應用。瑞薩表示，由於金融卡等應用帶動，內建16與32位元MCU的智慧卡需求漸漸萌芽，瑞薩（Renesas）表示，近期推出32位元應用卡MCU，估計將在6 月供貨日本市場。你可在「Renesas推32位元智慧卡MCU　6月出貨」一文中得到進一步的介紹。 英飛凌推出最先採用TriCore架構之兩款TC116x系列32位元微控制器（MCU）樣品。全新TC1161和TC1162微控制器採用66MHz CPU，並整合1Mbyte嵌入式快閃記憶體以及一套完整的周邊電路，和傳統分離式DSP加上PWM ASIC微控制器的解決方案相較，TC116x系列微控制器可以降低40％系統成本，同時提供統一的軟體環境，減少軔體（Firmware）複雜度。在「英飛凌針對工業控制推出採用TriCore架構之32位元MCU」一文為你做了相關的評析。