前言
隨著2000年5月,美國總統柯林頓簽署法案,同意解除原本C/A碼中SA(Selected Availability)的干擾,GPS L1波段的精確度,由80~100公尺左右大舉提昇至3~15公尺,造就各式商業應用如汽車導航、手機與其他可攜式產品等蓬勃發展。如果把2000年視為GPS應用的開端,短短不過數年間,今日便造就GPS為成長最為迅速的明星級產業。根據工研院ITIS統計,單是2007年前第3季,台灣GPS產值出貨暢旺,就已經達到1130億元,同一時期手機產業則為1141億元,GPS產值很有機會在第4季超過手機產業。
近來GPS產業的發展概況
整個汽車導航、手機與其他GPS可攜式產品導航裝置的產業價值鏈,大致可依照(圖一)所示,分為包含HW或SW解決方案的GPS IP、通訊、圖資、導航軟體、硬體產品系統製造商、服務廠商等部分。正因為產業迅速火紅,從2006年至2007年第4季止,整體價值鏈上下游的購併案例不斷上演,這段期間GPS及多媒體晶片廠商、導航軟體、地圖、乃至於系統廠的購併過程,好不熱鬧。
![《圖一 GPS可攜式產品導航裝置的產業價值鏈示意圖 》](/art/2007/12/200000006200/p1.gif)
《圖一 GPS可攜式產品導航裝置的產業價值鏈示意圖 》 | 資料來源:CompalComm Internal Research,2007 |
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由於多數晶片廠商的GPS相關技術,都是從技術及IP由CEVA獨立出來的GloNav、其所擁有的GPS晶片技術授權而來,因此晶片效能例如靈敏度、功耗及定位速度等差異並不大。尤其以手持式或是汽車導航的應用行為及對應的地圖精確度來說,差異實在有限。以往,由於SiRF 耕耘市場並佈局許久,加上在裝置端設計及技術支援的能力較佳,因此幾乎獲得了大多數廠商的青睞,SiRF或是整合Samsung 處理器便成為GPS應用的勝利方程式。
但是隨著如Global Locate、u-blox、聯發科(MediaTek)等競爭者相繼推出具價格競爭力的產品,NXP也相繼推出軟體GPS功能,甚至劍橋無線半導體(CSR)喊出結合藍牙晶片的產品價格只要1美元的競爭態勢,目前GPS技術正在解構並重整當中。因此,來自於產業價值鏈上游GPS技術的整併與合縱連橫,也更為激烈。
上游:GPS技術的解構與重組
併購案層出不窮
首先,藍牙廠商購併GPS的積極行動一直從未停過,包括全球最大的藍牙晶片供應商CSR於2007年1月購併劍橋定位系統公司Cambridge Positioning System(CPS)及NordNav,希望未來推出以整合藍牙基頻為基礎的軟體GPS解決方案,並且將價格訂在1美元。第二大藍牙晶片供應商Broadcom隨即於2007年6月以1億4600萬美金,併購了從2000年起便致力於應用於手機領域GPS晶片組與軟體解決方案的Global Locate,藉此Broadcom在四大主要無線技術:藍牙、Wi-Fi、FM廣播與GPS的架構,儼然成形。
成本結構牽動設計變更
根據市場調查研究機構ABI Research的資料預估,2006~2011年全世界GPS手機出貨量約2億支,不過GPS功能若要大量普及於高階智慧型手機(Smartphone)領域,佔物料清單(Bill of Materials;BOM)的成本結構必須維持在4~5美元以下,若是低階手機領域,則需更進一步降至1~2美元,才有大量普及的可能性。以目前主流的90奈米製程、或是下一世代65奈米製程的GPS晶片組,若要達成上述目標,非常困難。也因此,NXP、SiGe半導體及CSR都不約而同提出軟體GPS的架構,希望藉由善用手機基頻、應用處理器,甚至是藍牙基頻的運算能力,將硬體成本限縮到射頻範圍,以達到cost down的目的。
不過根據經驗,這樣一來手機基頻或是應用處理器的待機及運算功耗,將會耗掉將近100MIPS的能力,不僅會造成運算負擔,節能電力設計來說更是一大挑戰。除非結合網路輔助式衛星定位技術(Assisted-GPS;A-GPS),至少讓待機狀態時不必佔用系統運算資源,否則在技術上還有很多尚待努力的空間。至於可攜式導航裝置(PND)產品,個人認為使用軟體GPS架構的機會並不大。
尋求完整GPS解決方案
再者,隨著GPS功能在手機與可攜式消費性電子裝置扮演越來越重要的角色,半導體業IC設計業者勢必更積極在GPS技術上花費心思,特別是應用處理器部分。例如NXP為了提供手機與媒體播放機平台更好的GPS解決方案,正在尋找完整GPS解決方案的業者。Marvell也希望能夠買下具有GPS解決方案的廠商,進而強化手機平台解決方案,進一步推出整合GPS的系統單晶片及雙核心架構。
如此一來,身為GPS晶片供應大廠的SiRF,自然不能坐視於外,2007年6月便以合計約1億2000萬美元的現金與股票,買下導航處理器廠商Centrality Communications。這項購併案讓SiRF取得生產整合ARM核心、高速數位訊號處理器DSP、多媒體加速裝置Acclerator、硬體GPS加速器的單晶片處理器解決方案,提升在GPS平台解決方案的技術能力。
殺手級應用:GPS整合無縫通訊應用
至於結合GPS、seamless communication功能的SoC,從筆者觀點來看,未來將在Connected PND以及GPS off-board mobile phone領域大放異彩,成為最大贏家。因為用戶對現有PND上的MP3、MPEG4等功能反應平平,多數認為並非基本需要。儘管Samsung、Marvell、NXP、Freescale等應用處理器產品本身就具備多媒體功能,但這不必然代表在PND的配備中,就必須涵蓋照片瀏覽或影片播放等功能。
上述那些以平台技術為出發點的規劃(Platform-oriented),並未掌握市場核心關鍵。使用者真正想要的,是能夠提升應用服務的整合功能,這包括雙向路況即時通訊、其他適地性服務(Location Based Service;LBS)、甚至是先進駕駛輔助系統(Advanced Driving Assisted System;ADAS)等,能透過通訊方式取得即時有效的資料。這些功能必須具備無線寬頻傳輸能力,例如GSM/UMTS等等,這些才是以User desire-oriented為核心的規劃應用。
像是Qualcomm早在2000年1月便以10億美元代價收購具無線定位技術的Snaptrack,結合本身的gpsOne設計功能,率先推出A-GPS技術。據悉,MediaTek也有意將GPS整合到GSM通訊,而神達(Mitac-Mio)將於2008年下半年擬推出採用Qualcomm平台的3.5G導航機機種。
GPS技術四大發展趨勢
綜合以上,GPS技術正在解構及重組,未來的發展趨勢將朝向四大區塊演進,如(圖二)所示:
- ●以藍牙基頻為基礎的整合軟體GPS;
- ●GPS純軟體運算即將出現;
- ●AP結合GPS或GPS強化多媒體能力;
- ●整合seamless communication及GPS功能的SoC設計。
![《圖二 GPS技術未來相關發展的四大趨向 》](/art/2007/12/200000006200/p2.gif)
《圖二 GPS技術未來相關發展的四大趨向 》 | 資料來源:CompalComm Internal Research,2007 |
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這一場GPS產業上游的激烈整併爭奪戰,目前正依循這四大發展方向進行中,屆時純GPS晶片解決方案很難在市場單獨存在。如(圖三)所示的可攜式導航裝置發展及演化趨勢圖中可以看出,未來導航市場中純PDA的導航裝置幾乎不存在,具備通訊能力及多功能MF(multi-function)的裝置正逐漸興起。而根據Telematics Research Group於2007年研究顯示,如(圖四)所示,未來可攜式導航裝置市場成長趨勢,手機內建GPS功能(off-board)以及具通訊能力的PND成長力道,都會比內置車用機更為可觀。
因此到底是整併多媒體應用處理器功能有利?或是結合儼然已經成為周邊標準的藍牙功能有利?還是軟體GPS有利?未來的發展尚難預料。不論是導航機廠商跨足PDA Phone、或是手機製造商跨足GPS導航功能,使用高整合度、同時具備GPS及Communication能力的SoC,必然是一大趨勢,目前看來,諸如Qualcomm及MediaTek等廠商,將是最大的潛在受益者。
![《圖三 可攜式導航裝置發展及演化趨勢圖 》](/art/2007/12/200000006200/p3.gif)
《圖三 可攜式導航裝置發展及演化趨勢圖 》 | 資料來源:Modified from Telematics Research Group,June 2007 |
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![《圖四 可攜式導航裝置市場成長狀況及趨勢 》](/art/2007/12/200000006200/p4.gif)
《圖四 可攜式導航裝置市場成長狀況及趨勢 》 | 資料來源:Telematics Research Group,June 2007 |
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中游:導航軟體及地圖成為差異化的關鍵
相較於GPS導航產業上游解構整併的沸沸揚揚,屬於產業中游的導航軟體及地圖IP,2007年第4季的收購作業及版圖移動更是不遑多讓。隨著地圖格式走向標準化、地圖IP集中化的趨勢,目前NavTeq和Tele Atlas是兩家僅存的主要獨立地圖IP供應商,並列全球兩大數位圖資服務商地位,主要提供歐美地區的衛星導航圖資產品。
長期以來台灣國際航電(Garmin)獨家使用NavTeq的地圖資料,而TomTom和Mitac則使用Tele Atlas的導航圖資。隨著導航裝置蓬勃發展,終端設備製造商開始意識到,產品差異化的重要性將是擺脫價格戰的泥沼。過去,收集地圖資料不但耗時且花費不貲,在價值鏈端總是被壓縮,但目前持有地圖資訊的軟體供應商,在全球GPS導航供應鏈中卻正炙手可熱。
圖資併購競爭激烈
TomTom率先在2007年7月發動以29億美元打算收購地圖IP公司Tele Atlas。手機大廠Nokia除先前於2006年第4季購併德國導航軟體公司Gate5之後,又於2007年10月以近81億美金購併另一地圖IP公司NavTteq。雖然Nokia表示會讓NavTeq獨立經營,但Garmin 旋即於10月份提出比TomTom優渥的33億美元的收購金額,欲收購Tele Atlas。這迫使TomTom於11月初再度加碼出價至42億美元,才逼使Garmin於11月中旬放棄此項收購案,退出與TomTom的競標,並同時宣佈延長使用NavTeq圖資的年限至2015年、並共同改善地圖品質與全球涵蓋範圍的合作協議。
完成上項收購之後,TomTom把地圖製作業務收歸門下,透過革新繪圖資料品質和更新頻率,欲創造產品差異化及高附加價格。無獨有偶地,儘管Nokia表示NavTeq繼續維持獨立經營,但NavTeq成為其他導航設備製造商主要且共同的地圖供應商,卻是不爭的事實。
上述大廠之間併購案的激烈競爭,直接影響整體導航價值鏈,從汽車電子廠商、導航系統生產商、PND製造商、到搜尋引擎和軟體供應商,都受到併購潮流的影響。這些製造商將被迫從相同來源購買地圖,然後把產品銷往相同的垂直市場,彼此競爭因此更為激烈。
圖資差異化的出路
儘管Tele Atlas被TomTom收購幾乎已經定案,但是其他以NavTeq數位地圖圖資發展的廠商,並不會就此無法擺脫差異化的困境。因為地圖會隨著時間不斷變化,必須持續頻繁的更新、修正、擴充,是項耗時費力的作業。雖然相同精度的地圖IP不太可能重建,但是隨著冷戰結束後,許多高解析度的衛星影像已經商用化,可用來製作高精度、即時、更新頻率快的導航地圖。加上伽利略(Galileo)系統營運後,可以提供更高準確度的定位(範圍在2~4公尺),屆時目前所擁有的地圖IP優勢,將隨著時間以及地圖精度的提高而式微,甚至無法再應用。
另一種因應策略是將重點擺在地圖的附加資訊及服務內容,特別是結合即時交通路況、氣象訊息等動態訊息,或是有趣實用的POI應用(point of interesting)。
不過,導航裝置要能讓使用者感受到差異化,圖資並不是唯一的關鍵重點。如(圖五)所示,根據J. D. Power and Associations的導航使用及滿意度調查結果顯示,48%的功能與系統使用者介面的優劣有絕對的關連性。但如何達到導航裝置軟體的差異化?如(圖六)所示,隨著地圖標準化(Standardized Map Database),導航及地圖呈現部份(Standardized Navigation Core)所構成的核心(Navigation Core),不同廠商之間的差異性並不大,不過可進一步充分發揮客製化應用程式架構及使用者介面部分。
![《圖五 使用者對導航裝置滿意度的關鍵因素 》](/art/2007/12/200000006200/p5.gif)
《圖五 使用者對導航裝置滿意度的關鍵因素 》 | 資料來源:J. D. Power and Associations, Navigation Usage and Satisfaction Study |
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![《圖六 達到導航裝置軟體差異化的示意圖 》 - BigPic:885x471](/art/2007/12/200000006200/p6.gif)
《圖六 達到導航裝置軟體差異化的示意圖 》 - BigPic:885x471 | 資料來源:CompalComm Internal Research,2007 |
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影像導航考驗AP運算能力
此外,最近在研究導航相關專利時發現,影像導航考驗著應用處理器的運算處理能力。先前Google Maps提出了3D地圖導航和照片導航;TomTom為了省卻建置3D圖資的麻煩,也提出結合攝像頭的實境導航等應用,需要2D/3D的圖形處理支援能力,或是影像encode或是decode的運算能力。這些影像導航功能,嚴厲地考驗著應用處理器的運算及處理能力。以目前市面上PND最為常見使用的Marvell PXA系列或是Samsung 24XX系列而言,都不足以擔負上述的影像導航應用。或許要到下一代功能較為強大的應用處裡器,例如TI 的OMAP 3430或DaVinci系列、Freescale的i.MX31/ 51系列、nVidia的AP12/15系列;還是同時具備通訊能力的Marvell的Tavor或Qualcomm MSM7K/8K系列,才有可能實現。
下游:設備裝置端的整併才要開始
對於GPS產業的成長預估,雖然各研究單位因為所分類的產品類別略有不同,估計數字稍有差異,不過均認為GPS產業爆量成長勢不可檔。其中根據iSuppli預測,2010年全球PND出貨量將從2006年的1270萬台增至5040萬台;2010年全球具備GPS功能的手機出貨量,預計從2006年的7000多萬支成長到2.5億支。
因此,不論是PND廠商、TomTom或Mitac-Mio所推出導航裝置附加通訊的GPS PDA Phone、附加導航GPS功能的智慧型手機廠商、或是Nokia和HTC推出的PDA Phone、甚至Nokia直接推出的PND….等等,都顯示越來越多的行動裝置廠商覬覦手持式導航裝置的市場大餅,GPS手機及Connected PND的界線已經越來越模糊,GPS市場競爭下併購廝殺的態勢在所難免。
PND市場競爭激烈
首先從PND市場來看,神達(Mitac-Mio)於2007年3月以1600萬美元收購歐洲第4大衛星導航品牌Navman,並維持雙品牌策略,往後神達在歐洲的雙品牌市佔率將超過17%,僅次於龍頭TomTom的37%;在北美地區則有機會接近Magellan及TomTom,但距離Garmin的50%尚有一段差距。不過購併後,受惠於2008年北美市場將大幅成長的預估,神達在全球市佔率穩坐第3,次於Garmin及TomTom。
此外根據市場調查研究機構Canalys於2007年全球第3季的最新調查,Nokia來勢洶洶,導航裝置銷售量將近73萬台,全球市佔率達8.2%, 僅次於神達而位居第4。後勢不可小覷,將成為導航三雄潛在的最大勁敵。值得注意的是,Nokia手中握有可箝制Garmin及Mitac-Mio的王牌,亦即2007年第4季剛購併的地圖IP公司NavTeq。
內建GPS手機發展可觀
至於手機內建GPS功能的off-board型態,未來成長態勢將比PND更為可觀,如圖四所示。目前來看,Nokia最為積極,早就藉由相機手機的高市佔率,成為全球最大的數位相機生產廠商。Nokia下一步計劃在多數N系列多媒體手機、以及特定企業級手機與多功能手機(feature phone)中,大舉整合GPS功能,以Nokia於2007年第3季銷售900萬支N系列手機的實力來看,未來數年Nokia每季將可望銷售出數百萬支GPS手機,很有可能成為全球最大的GPS裝置生產廠商。Nokia先前花鉅資購併Gate5及NavTeq的規劃,即將開花結果。
LBS和定位服務兵家必爭
Google和Microsoft當然不會自外於這塊市場大餅。早在2000年初,Bill Gates就擘畫LBS是Microsoft未來三大發展主軸之一,從早期的MapPoint、MSN Maps & Directions、乃至於Microsoft Live Maps的發展過程中,便可看出端倪。市場並有傳言臆測Microsoft正在考慮收購Garmin,或是合併後的TomTom/Tele Atlas等,藉以補足設備裝置及地圖IP經營拼圖的缺塊。
另一方面,Google對於適地性服務(LBS)的熱衷自不在話下。從Google Earth、Google Maps & Direction,以及結合高解析度的衛星地圖、街景地圖,甚至火星地圖…等發展,到結合即時路況或是豐富的POI資訊,以及以Web 2.0概念為基礎的開放使用者編修地圖等,均可看出Google的積極雄心。尤其是近日Google所發表的My Location服務,使用者可以在美國部分地區根據基地台定位所在位置,獲得相關地圖資訊。Google把使用者經驗帶向另一種層次,增添LBS的豐富性和趣味性。
目前看來Google暫時不會跨入導航市場,不過值得繼續觀察的是,Google欲以46億美元競標美國700MHz頻段,新近發表的Google phone手機開放平台Android等策略,均有其目的性。不同於Nokia的模式,Google除了整合供應鏈端外,同時積極跨足服務端。如此Google便介入定位服務領域,可利用使用者手機的位置定位,發送與位置相關的資訊,例如位置導航以及推播式廣告(push-mode advertising)等服務。
未來值得關注的發展趨勢
PND整合無線通訊
未來,GPS可攜式導航產業有三大值得關注的發展趨勢。首先,PND導航裝置將結合通訊帶來Telematics相關服務,各式車用感應裝置以及先進駕駛輔助系統(ADAS)功能將崛起興盛。使用者對於目前PND上的多媒體功能興趣不高(better have),主要是因為這與導航功能的相關性較低。但是無線通訊所帶來的變革,以及藉此提供即時路況、避障訊息、交通資訊、氣象…等服務功能,與導航應用卻是息息相關,對使用者是迫切需求的項目(must have)。因此,結合各式車載感應裝置、攝像頭紀錄影像提供行車記錄功能,甚至於以OBD-II介面獲得車行數據資訊、作為汽車保養修護參考等功能,都是值得期待的發展方向。
A-GPS精確定位
再者,A-GPS技術將普及於GPS手機應用領域。手機及GPS定位是近年來無線通訊領域成長最為迅速的兩大領域,整合這兩大領域的技術便是A-GPS定位功能。主要關鍵在於A-GPS技術的定位原理,是相互搭配行動通訊技術與手持裝置GPS,可改進傳統GPS(conventional GPS)的定位反應時間、靈敏度、精準度、以及耗電量或消耗功率。進一步來說,由於利用網路式定位技術,基地台及訊號到達時間三角定位相關技術的精度都不高,未來在終端式定位技術手持裝置市場,唯有A-GPS技術才能達到符合FCC E911 Mandate的定位反應時間及精準度需求。
表一 美國聯邦通訊委員會訂立之E911定位需求
定位基礎 |
定位回應時間 |
67%準確度 |
95%準確度 |
Network-based |
<30s |
<100m |
<300m |
Handset-based |
<30s |
<50m |
<150m |
Galileo整合GPS尚待努力
最後,由於成本價格較為昂貴,短期內市場尚難見到同時整合GPS及Galileo衛星系統的行動定位裝置。Galileo並不是為與GPS競爭,而是與其協同工作。以L1波段頻率、中心頻率為1.575GHz來說,Galileo相同於GPS,同時在互補的GPS衛星軌道之間相間隔,因此在相同位置上能擷取到的衛星定位訊號量得以增加。這可大幅改善以往傳統GPS定位面臨一線天或是半邊天等導致精密度降低的情況,可將準確度提升到2~4公尺。
但是若欲同時維護支援GPS和Galileo兩種截然不同的射頻系統,不僅必須佔據更大的電路空間,也會消耗更多的電力。並且,應用處理器若要同時提供兩條匯流排介面,將會提高成本,不易被消費市場所接受。更何況,儘管因為GPS及Galileo採用相同頻段,射頻部份可整合成為一組,以減少成本、複雜性和功耗,但是由於GPS採用BPSK方式編碼,而Galileo則採用BOC方式編碼,這種設計方式會增加基頻設計的複雜性,這便會導致Galileo晶片成本無法降至與GPS晶片相同的價格水準。因此,除非使用者非有必要,否則,短期內整合Galileo和GPS晶片的價格若要合理、且能被市場接受,似乎還需要更多的努力。
(本文作者為CompalComm華寶通訊新技術開發部Deputy Manager副理)