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迎接千禧迈向数位化时代--建构数位化时代
 

【作者: 黃國晉】2000年01月01日 星期六

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「Y2K」这个既爱又怕的字眼,一则代表电脑时序的危机问题;二则象征在资讯时代蓬勃发展之下,创造了无远弗届的网路国界。而「速度」、「连结性」及「无体性」的网路世界,更是迈向数位化时代的最好注脚。推动此空前变局的莫过于半导体产业的勃兴,其带动了周边资讯产业的发达,而网路的兴起更加速数位化的脚步。在这新纪元里由于网路应用结合了语音、影像、资料,而衍生出更高频宽的需求且创造出超媒体的舞台,二十一世纪俨然由PC时代转为Network时代。数位化时代不再是单向的沟通,而是集共同资源与智慧所架构的行动化、突破疆界与距离的限制,颠覆了传统的经济模式。在迎接此新世代来临之际,吾人应思考人类未来的走向及数位化对我们日常生活的冲击与影响。


数位化时代创造出3C整合世代,而驱动力正是半导体与Internet,但近来被业界奉为不变准则的摩尔定律也受到了挑战,过去IC制程多能循着此定则前进,然最近在免费电脑、低价电脑或简易电脑的冲击下,促使PC面临严重的考验。一旦这股风潮成形,则间接地影响到CPU推进的速度,幸好Internet的出现赋与PC新的定位与价值,而Internet代表的是打破空间的阻隔及以速度取胜,因此让CPU及晶片的速度不得不跟着起舞。所以,半导体因Internet而更茁壮、Internet因半导体而愈趋成熟。在半导体与Internet的带动下,开创了数位化时代,而未来对高科技产业及人类生活型态或经济模式,将造成何种影响?以下是本文要讨论的重点!


一、数位产品多样化、开创IA新纪元:

过去PC扮演的是解决应用的角色,未来将只是一网路上的介面工具。 「后PC时代」所衍生出的产品,主要是在通讯、网路、资讯家电等更为便利的周边产品,让使用者可以不必依赖传统的电脑来进行资讯的递传。但这并不代表PC就会因此消失,PC将会变身隐藏在不同的数位化设备当中,成为一个零组件,藉由这种转变达到真正的普及化以及移动化的地步。后PC时代,将打破目前产业之间的分际,包括个人电脑制造商、周边产业、网路等相关产业。


不同应用范围的电脑,是未来后PC时代数位化的特征,以此观点就衍生出了所谓的资讯家电(Information Appliance)的概念。根据IDC预估,现有的各种资讯家电当中,包括手持式装置、网路电视、游戏主机、影像电话等,其全球产量从今年起均将呈现急速的成长。其中,又以手持式装置成长力道最强,并树立了电子产业演进重要的里程碑。以下针对几种数位化产品作介绍,以了解其未来的发展方向及其应用情形:


1.数位视讯转换器(Set-top Box):

数位视讯转换器系指一种接收的装置,数位视讯用户可由Set-top Box接收来自Cable、地面广播或电话网路的数位资讯,是数位电视网路与用户端的媒介。数位电视Set-top Box是一具潜力的市场,惟过去因价格偏高,市场接受程度仍有限,而随着IC晶片整合逐渐完成、业者竞争激烈、产业标准逐步地建立等,遂导致市场价格有下降的趋势。而资讯产品家电化后,未来利用电视上网或连接视听器材将逐渐地实现,而让数位电视走入家庭的目标,将因IA时代的来临而实现。


台湾在此领域已逐渐扎根,据调查预估,公元2002年数位电视的出货成长率约达30%以上,此意味着数位视讯转换器亦将水涨船高,也架构出未来家庭多媒体的雏形;同时在发展家庭资讯化之余,更应构建家庭电子商务,而数位电视及数位视讯转换器正是其沟通联系的主要媒介。除此之外,家庭网路普及程度、大尺寸CRT或LCD显示器技术成熟度、ISP或宽频网路的健全等,均为架构数位化家庭网络的重要条件。


2.手持式电话(Cellular Phone):

手持式电话1999年销售量即超过2亿支,而全球手机大厂Motorola其「Motorola」之文义即代表流动的声音。手机行动化正是数位时代的象征,全球手机系统种类大致上可分成六大类,分别为:GSM、CDMA、AMPS、PHS、PDC、类比式(图一),但仍以GSM的占有率逾六成,为全球最大的手机使用系统。



《图一 各系统移动电话市场销售比例图》
《图一 各系统移动电话市场销售比例图》

行动电话开创了移动的通讯桥梁,而数位化时代所谓的行动办公室,即是透过行动电话无线上网来接收邮件及收看电视、金融行情等。而行动电话业者与电信服务业的紧密结合,更是决定手机实质价值的重心,行动电话讲求的是收讯良好且传输速度迅速,因此,行动电话藉由硬体业者与服务业的充分配合而创造出广大的使用市场。另一方面,随着手机市场竞争日益激烈,产品生命周期由原来的1年多缩短至4~9个月,汰换比率相当地高,此正显示出行动通讯的需求将走向平价化及普及化。而随着WAP的建立及Bluetooth技术的日益成熟,将加速行动电话与周边产品的无线连接,此正象征着网路与数位时代的便利性及连结性,足以加速行动通讯与Internet间的联系,并架构出消费性资讯的特征,未来的国界将近在咫尺。


3.MP3 播放机(MPEG-1 Audio 3 Layer):

随着MP3在网路上日渐地普及后,此种压缩储存格式正改变了多媒体及音乐市场生态,MP3可将一般档案容量压缩成十分之一,亦即原本只能储存十首歌曲,经过MP3技术则可存取一百首,且在网路上供公众使用下载,对原来CD及录音带业者形成不小的冲击。而随着美国唱片协会控诉Diamond侵犯著作权等问题的解决,加速了音乐市场对此前景的看好。国内也开始提供加密MP3数位音乐,并已取得千余首华文歌曲的授权,预计将自2000年一月开始,正式展开数位音乐收费业务。


而Microsoft的Windows Media Technologies加解密技术,预计在2000年开始正式切入数位音乐市场。 In-Stat认为,线上音乐市场未来几年将会快速地发展。 1999年全球线上音乐销售额达到5亿美元,预估在2003年,将可突破20亿美元关卡。因此,在全球音乐单曲下载主流成形时,则MP3 Player将会成为行动式音乐视听工具,取代传统的随身听,此种趋势显示出网路资源的丰沛性及共用资源的重要性。


4.数位相机(Digital Still Camera):

数位相机颠覆了传统的影像世界,Dataquest预测其1999~2003市场复合成长率(CAGR)为20.4%,近来随着USB及IEEE1394连接埠的发展,间接地加速其使用的便利性与普遍性。数位相机主要市场仍集中在日本及美国两地,主要是前者为数位相机零组件的主要产地,约占40%的比率;而后者由于资讯化程度高且PC运用率、普及度相当高,因此,亦促使数位相机之发达。数位相机要普遍化必须定位为一般消费产品,而非附属于PC上,若只局限在传统的观点中,将难以打入消费性市场。虽然数位相机像素愈高,在解析度上的要求也越好,但在列印技术或设备上的配合,尚未能表现出其应有的价值性,故将来周边配备的完整及技术能力的提升,均影响数位相机的普及程度。


5.个人数位助理(PDA):

IA时代各种操作工具皆讲求简单、行动化及与知识结合,在此潮流下PDA已成为众多业者争相进入的市场标的,而几年前由于缺乏作业系统的有力支援,因此,市场的接受度迟迟未能打开,但Microsoft的强力支援并信誓旦旦地要与Palm打对台,让不少笔记型电脑业者积极投入。再者,由于通讯技术的发达,手机业者预料会整合PDA技术,形成多功能的通讯传输工具,而在知识型社会业已成型的年代中,各种金融商情将因PDA的成熟而愈见进步。未来PDA也会成为多功能的工具,并具备上网的功能。


6.DTV,DVD Player,Digital Camcorder:

上列各数位产品的成长率分别高达28.9%、60.2%、12.5%​​及10.6%,可归类为多媒体影音类,此部分正是数位化时代生活的代表作,更是IA世代下重要的影音视听工具。在科技逐步地迈向家庭时,结合日常生活的数位化产品,将因客观环境的变迁而产生市场的需求增加,公元2007年以前美国、台湾及全球大多数的类比式电视广播,将全部要转换成数位式电视广播,这也是电视史上一项重大革命,此将改变目前电视节目制作、播放,及接收的形态,藉由数位电视机就可成为资讯处理中心,这种全新传输系统的转变,即是数位电视时代,预期将会带动全球3C产业及周边产品的商机。


另外,在DVD Video Player方面,由于利润较高且未来符合消费市场的需求,因此,在家庭化影音剧场的推动下,将会逐渐与VCD Player并存于多媒体市场,但整体观之,DVD Player在画质影像上略胜一筹,且价格将因生产者日众而下滑。而Digital Camcorder(数位摄影机)依据Dataquest预测其1998~2003年年复合成长率为26.7%,而在数位化的家庭影音工具逐渐增加下,亦可视为PC的周边配备,更可与各式资讯家电产品搭配成为多媒体摄录工具,消费市场之需求可期。


7.宽频数据机(Cable Modem/DSL Modem):

随着网路的普及化及上网人口急速增加,连接网路最主要的媒介-数据机,遂成为热门的产品。依据Dataquest预测其1998~2003年年复合成长率Cable Modem/DSL Modem分别为40%与39%。近来宽频网路的兴起,无论​​是Cable Modem或是DSL Modem,在可见的未来均将成为网路市场的必需品。前者以传统的电话铜线为传输介质,后者则以有线电视缆线为传输媒介,且二者有着替代的关系,然DSL Modem虽然是宽频网路的重要储存技术,但仍有不少待解决的问题,例如:应用频段、铜线物理性质、布线问题及数位回路载波器。随着电信业务及网路传输技术的进步,将加速宽频网路与DSL Modem的推展。而Cable Modem也必须通过Cable Labs的认证,国内在此部分之机制仍不足,即使经过验证,但是否有足够的市场量产能力及信赖性等问题均值得观察。


二、新兴产品推动半导体业的发展

上述数位化产品的出现,象征着下游消费市场对新兴产品的需求旺盛,而下游的需求通常能成为推动上游技术进步的原动力,因此,从以上数位化商品的发展亦会造成半导体业的丕变,尤其在晶片上产生很大的需求变化,以下谨就几种晶片作介绍:


1.SRAM:

在SRAM的市场分布上,高速SRAM及低电压之SRAM(图二)有很大的地域性差别,在高速SRAM上我国占了76.4%,而美日韩共占约23%之比例,原因是高速SRAM主要用于L2 Cache,而台湾在PC及主机板代工体系上占有绝大部分的比例,也因此促成台湾高速SRAM的市场占有率。但随着整合架构、CPU整合L2 Cache等趋势,预计公元2000年后整合L2 Cache将占有一半以上的市场,则高速SRAM在整个市场的地位将为之丕变。而低电压的SRAM主要应用于通讯(Cellular Phone)及Mobile Device(Notebook PC、Mini Notebook PC、PDA),我国在此方面发展的速度不如美日等国,惟随着台湾通讯及消费市场的成长,相信未来在低电压SRAM的需求将日益强烈。而在封装领域中,高速SRAM多以QFP为封装型态,而低电压SRAM则以TSOP为众,但未来此将朝FBGA(Fine-Pitch BGA)、CSP发展。



《图二 高速SRAM[左]及低速SRAM[右]市场占有比例图》
《图二 高速SRAM[左]及低速SRAM[右]市场占有比例图》

2.Flash Memory:

在PC上主要应用在BIOS,封装型态多为PDIP;而近来应用Flash Memory的产品推向通讯及消费性产品(表一),尤其大哥大手机的需求日益增加,GSM手机一年便可卖出九千万台,造成在大哥大手机内部的8M快闪记忆体在市场上货源短缺,造成8M晶片市场严重缺货,价格呈上涨的走势。国内的旺宏是8M价格飙涨的最大受惠者,华邦则是1M、2M快闪晶片的最大制造厂商,同样因市场的强劲需求而同蒙其利。由全球四大市调机构(图三)的Flash Memory预测值可发现均呈正成长,尤以ICE的估计值最为乐观,相信未来消费性产品如:数位相机、Camcorders、MP3 Player等产品的发展将更带动Flash的需求。而Flash在数位化产品封装上亦将逐渐朝FPBGA(Fine Pitch BGA)/CSP(Chip Scale Package)转型,以因应低电压的要求,例如:Intel的Flash由TSOP转为microBGA封装以改善讯号传递之效能。



《表一 应用产品Flash Memory的需求情形》
《表一 应用产品Flash Memory的需求情形》

《图三 Flash Memory1997~2002年产值预估图》
《图三 Flash Memory1997~2002年产值预估图》

3.乙太网路晶片(Ethernet Chip):

拜网路晶片世代交替的影响,及市场的需求逐渐提升,100MB三合一网路晶片销售转强,国内在100MB和10MB网路晶片的需求约在两百万颗以上。由于网路晶片世代交替速度加速,且网路晶片市场持续地成长,促使消费市场对100MB网路晶片需求快速跃升,预估今年100MB将取代一半以上的10MB网路晶片市场。而国内乙太网路晶片供应商除了在100M晶片上加快脚步外,并将焦点转向笔记型电脑专用晶片以抢攻此市场;另外,网路晶片亦刮起整合风,几乎所有厂商皆推出三合一整合晶片,以因应多媒体的多元化需求。


4.多媒体晶片(Multimedia Chip):

影像与声音在多媒体中扮演着非常重要的角色,而影像压缩则成为最核心的一大关键技术,其中下游影音消费产品DVD、HDTV、Super VCD等技术均赖MPEG的标准与规格,而MPEG1 IC及MPEG2 IC遂成为应用的主要元件(表二),前者应用在VCD,但其解析度并非很好,故在欧美日国家市场并不大;后者应用在DVD、Digital Camcorders、HDTV等高阶视讯产品,发展潜力不可小觑。



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

5.通讯晶片:

射频晶片(RF IC)在所有通讯用品中极为重要,包含低杂讯扩大器(LNA)、电压控制震荡器(VCO)、功率扩大器(PA)及声波滤波器。 IBM、HP、Analog Device等半导体业者,积极开发可取代现有BiCMOS制程矽晶片与砷化镓(GaAs)晶片的矽锗(SiGe)射频晶片,预料RF晶片市场竞争将日益加剧。在此部分台湾业者仍处于追赶状态,与欧美业者在开发技术上仍有相当的差距,急须积极介入以建构通讯产业的基础。


手机用IC主要晶片组供应商TI、ADI、VLSI及Lucent仍支配着整个晶片市场,而各手机供应商Samsung、Nokia、Ericsson及Motorola等莫不积极与上述厂商建立良好的供应商与制造商共荣之关系。很显然的,晶片供应商集中在某几家大厂,对于后进的厂商而言,在零组件上即形成进入的障碍,因此,台湾在此领域尚待开展。一般后进厂商均以ASSP(Application Specific Standard Product)再加以改造,或由晶片组厂商(IBM/Lucent)提供整合设计方案以降低进入的障碍。


国内在Mobile Phone晶片组尚缺乏供应商,而射频IC开发厂商更是少见,在如此环境下,对封装业的商机似乎不大,但若基于成本考量,国外大厂有机会将其释出代工,预料在此商机逐渐浮现之际,上下游分工体系将慢慢地成型,且对于尚缺乏标准的IC晶片,在IP逐次运用之下将大大地降低厂商进入的障碍,而IBM提出的SiGe整合RF IC等晶片,充分提供了解决的方案,相信在未来几年内此领域将会是百家争鸣的,尤其最近国内的旺宏电子在通讯晶片上有长足的发展(整合基频及RF晶片),相信对未​​来的通讯市场有很大的帮助。


6.DSL晶片:

随着上网人数急速地增加,传统Cable Modem的拨接速度已无法满足,因此,市场上便出现了宽频技术DSL,DSL数据机因而需求大增,根据In-Stat预估,ADSL晶片将由1999年的1,510万美元成长至2002年的1.04亿美元,虽然较传统Cable Modem1999年的1.2亿美元逊色许多,但随着宽频网路及整合技术完备以后,将带动起宽频网路的热潮。工研院电通所及联特利正积极开发此类整合晶片与相关的技术,然主要仍以欧美日厂商为主轴,例如:Alcatel、ADI、TI、Lucent、Motorola、AMD、NEC及Fujitsu等国际大厂为主。


7.DRAM:

新世代的记忆体中,按其种类可分为DDR DRAM、SLDRAM及Rambus DRAM。近来随着Rambus DRAM的潜在问题不断地浮出抬面,其他型态的新式记忆体遂慢慢的出线。国内电脑晶片组厂商威盛已结合美商美光(Micron)、恩益禧(NEC)和三星(Samsung)记忆体供应商成立同盟团队,共同研发PC-133记忆体,PC-133 SDRAM乃指支援133MHz系统汇流排之速度,而PC-133就成了最佳的替代方案,此一段空窗期势必为PC-133规格的SDRAM所填补,因此对应的系统势必有其需求。


而从近来市场的反应观之,似乎PC-133稍占优势,此反应出在低价化及免费PC之风潮下,PC逐渐走入家庭中,消费者以平价化及简易化为主要的消费趋向,标准化的工业产品占了成本及价格上的优势,此亦符合DRAM规模经济大量生产以降低成本的特性,而Intel在此股低价风潮下不再如往昔一般利润丰厚,其以高价位及高速度的RDRAM增加附加价值,来挽回低价化所带来的颓势,但市场的反应似乎不是想像中的快,而造成RDRAM雷声大雨点小。惟就长时间言,记忆体必将走上高速及高容量,以配合CPU及周边产品的发展,尤其在支援影像及多媒体的处理上RDRAM更有其本身的优势存在。


8.TFT-LCD驱动IC:

液晶显示器是利用液态晶体的光学性质来达到显示的效果,即把液态晶体灌入两片抽完真空的玻璃之间再加上电压,并适当控制间距,便能改变入射光的偏转特性,而目前引起国内厂商投资热潮的TFT即挟其轻薄短小省电的特性,创造出许多电子应用领域,如电子表、计算机、电子字典、掌上型电视、笔记型电脑。而在后PC时代使用TFT-LCD将成为许多产品的显示配备。目前LCD的应用触角正逐步从笔记型电脑扩展到桌上型电脑监视器,甚至家用电视领域及其他小型之携带式产品,至于笔记型电脑、PDA、电子字典等新兴应用领域更是称霸天下。


相关产品虽然都是应用LCD做为显示器,但却有不同的使用目的,因此在产品的设计上,必须具有专业技术来辅助完成,此股趋势从近来业者大量地投资及面板供应仍嫌不足的盛况即略知一二。而TFT-LCD驱动IC更是不可或缺的零组件,受到笔记型电脑用TFT-LCD市场需求面的影响,TFT驱动IC的需求也跟着持续增加;同时LCD监视器的应用急速增加,因此有人预测从1998年下半年至1999年,驱动IC的市场需求将趋紧,在供应商方面,除了SHARP、东芝、NEC、日立、SEIKO、 EPSON厂商之外,TI、Oki、Cirrus、三洋电机也加入生产行列,故主要关键技术仍掌握在日韩厂商手中。


驱动IC过去多为传统封装型态再透过SMT的制程与LCD面板作结合,但随着LCD要求薄型化之下,已转由TCP或COG、COF取代,虽仍有一些对解析度要求不高的LCD仍沿用传统的SMT结合,但绝大部分已转成TCP,此方式与封装现有制程有不小的差异性,目前驱动IC由于台湾晶圆厂对于制程及IC设计较不成熟,加上初期台湾各TFT-LCD厂多会依据日本合作厂商的驱动IC规格进行采购,没人愿意冒险使用其他货源,因此生产TFT显示器所需的驱动IC几乎都来自日本。


而现在能提供驱动IC外销的日本厂商家数有限,以TI、恩益禧、松下、日立等大厂为主,对于未来大量生产的台湾TFT-LCD厂而言,驱动IC的供货不足也容易形成发展障碍,而相关产业配套的成熟度亦深深地影响着其未来的发展潜力,据悉国内封装业者颀邦积极在开发TCP封装型态,以因应TFT-LCD驱动IC的时代到来,而国内的封装龙头日月光、矽品、南茂与飞信半导体等,亦将积极进入此封装市场以寻求较大的利基。


9.数位讯号处理器(DSP):

数位讯号处理器在数位化时代有其举足轻重的地位,无论是3C产品或是一般的资讯产品莫不对DSP产生需求,且未来随着IA产品的蓬勃发展,DSP成长率将比半导体来的高,依据SIA之预估1999、2000及2001年的年成长率分别为20%、27%及30%远远高于半导体的成长9.1%、15.2%及18.2%。因此,DSP可说是数位时代下最关键的一项科技产品,更是无所不在,现在国际领导大厂主要以TI、Lucent、ADI、Motorola及SGS占有较高的市场,相信将来DSP的需求将会持续地攀升,成为IA世代下的重要零组件配备及核心。 (待续)


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