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看RISC与x86争逐IA晶片市场
 

【作者: 陳隱志】2002年04月05日 星期五

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自从1998年美国IBM执行长Louis V. Gerstner于一次演说中提出「PC已死」的论点后,「IA资讯家电」也就顺势被提出,时至今日2002年,经过了3、4年的发展,IA产品从摸索到商品化,所走路线与发展已经逐渐清晰与明朗。


就目前的发展来看,已趋成熟的IA商品有:


1.行动装置、手持式装置

包括个人数位助理(PDA)、掌上型电脑(Handheld PC, HPC)、智慧型手机(SmartPhone)等手持式装置,而可自动连网的MP3随身听或未来可自动上网的掌上型游乐器也都属此领域。举例来说,PDA方面有Palm Computing的Palm与Microsoft的Pocket PC,HPC方面也有Psion(赛意昂)的618C、HP的Jornada 720,SmartPhone方面有NOKIA的9110 Communicator、Motorola的A6188(太极)、Ericsson的R380sc等。


2.家用上网机、视讯机顶盒STB

运用电视上网,或以电视应用为主体而提供上网功能的装置,或类似的独立上网装置。举例来说,可上网的电视如Microsoft收购的WebTV、AOL(American On-Line,美国线上)的AOLTV,可上网的电视游乐器如SONY的PlayStation 2、Microsoft的XBOX、Nintendo(任天堂)的GameCube。


在独立上网机方面,如COMPAQ的iPAQ Home Internet Appliance IA-1与IA-2,Gateway(捷威电脑)的Connected Touch Pad等。


3.商用IA

商用IA目前即是指精简型电脑(Thin Client),前身为1996年由Oracle提出的网路电脑(Network Computer, NC),到了1997、1998年则演进成Microsoft的视窗型终端机(Web Base Terminal , WBT)、以及Sun Microsystems的Sun Ray系列智慧型终端等装置。


商用IA也包含了「智慧型无线点货机」或「POS零售终端机」,但这已经属于更专属应用的领域,不在一般泛用产品之列。


4.车用IA

装置于车上,提供视听娱乐与全球定位系统(Global Positioning System, GPS)功能等综合服务的IA,如Intel的Car PC,或如Microsoft的Auto PC等。


除了上述这些外,还有许多已被提出但仍待成熟的的IA产品,如家用闸道器(Residential Gateway/Home Gateway/Broadband Gateway)、影像电话、平板式电脑(Tablet PC)、智慧型显示器(Smart Display Device, SDD)等。


这种种的IA产品之所以能成熟,除了最终使用者的接受度外,产品背后的资讯零组件之成熟度也是一大要素,因此本文将试着探讨目前各类IA产品背后的组件发展现况。 (表一)


表一 目前各类IA产品背后的组件发展现况
? 主要CPU、晶片 说明
手持式设备 Motorola的龙珠(Dragon Ball)、HITACHI的SH3、SH4(即SuperH 3、SuperH 4)、Intel的StrongARM、NEC的VR4100系列 主要是ARM及MIPS的RISC CPU,而非现有x86架构的CISC CPU 作业系统主要是微软的Windows CE、Palm Computing的Palm OS、以及Symbian的EPOC
家用上网机 NS公司的Geode GX1晶片或Geode SCx200晶片、Transmeta公司的Crusoe TM3200晶片(已停产)或TM5x00晶片等、VIA的C3晶片、SiS的SiS55x系列整合晶片 多半用低档的x86 CPU,或是整合型晶片
iSTB NS的Geode SC1200、SC1400晶片、STMicroelectronic的STPC晶片、VIA的Information PC概念产品(C3晶片、PLE133/PN133T晶片组) 以独立的DVD功能晶片相搭配居多,如ST的STi5580、STi5519、L6315等,而NS也有NDV8401、NDV8501等
游戏主机 PS2用MIPS R3000晶片和EE(Emotion Engine)、XBOX用Intel Pentium III晶片、GC使用IBM PowerPC 绘图晶片都是特制的,其中PS2的GS晶片是SONY自行开发、XBOX的NV2A晶片是由nVIDIA开发、GC是由ATi用ArtX技术开发
商用IA NS的Geode GX1晶片或SC2200晶片 今日大多数的Thin Client都是指WBT,市占率最高的制造商为慧智(Wyse)公司。
Web PAD NS的Geode SC3200晶片、Transmeta的Crusoe TM5400晶片 ?

手持式装置:PDA、HPC、SmartPhone

目前手持式装置以PDA最热,虽然HPC与SmartPhone(具备部分PDA功能的手机)也都有尝试与进展,但仍无法与PDA市场比拟。


由于PDA在耗电特性要求上较严苛,所以使用的CPU也较特殊,如Motorola的龙珠(Dragon Ball)、HITACHI的SH3、SH4(即SuperH 3、SuperH 4)、Intel的StrongARM(图一) 、NEC的VR4100系列等晶片。


《图一 StrongARM SA-1100 processor (QFP)》
《图一 StrongARM SA-1100 processor (QFP)》

为了寻求省电,PDA用的CPU也多半为RISC CPU,而非现有x86架构的CISC CPU,且其核心架构也大致来自两处:英国ARM(安谋国际科技)与美国MIPS,这两家公司主要都是以CPU智财权(Intellectual Property, IP)之技术授权为获利方式的厂商,其中NEC、Philips的晶片即是从MIPS取得授权,Intel的StrongARM则是从ARM(Advanced Risc Machines)取得授权。


虽然PDA用的RISC CPU有很多种,但如今有逐渐向ARM架构靠拢的趋势,包括Motorola的Dragon Ball未来也会有以ARM核心架构为主的新晶片,加上Intel以StongARM为基础延伸出XScale的微架构,在时脉与省电性上都大幅增强,都是未来有利于ARM架构的利多消息。


事实上Intel除了用StrongARM/XScale作为手持装置用的CPU外,挟着本身于快闪记忆体(Flash Memory)方面的优势,提出所谓的PCA(Personal Client Architecture)与IXA(Internet eXchange Architecture)技术平台,PCA是针对手持式所提出的,IXA则是针对机房内的网路设备所提出的(与IA较无关),未来此两领域都将仰赖StrongARM/XScale为基础往上发展。


除Intel PCA架构外,TI德州仪器也提出OMAP(Open Multimedia Applications Platform)架构,同样是手持式装置的设计平台,与Intel PCA不同的是,Intel PCA绝对力拱自家的StrongARM/XScale架构,但OMAP则没有对CPU架构特别受限,可以支援各类的CPU,这是两者间的一大差异点。


手持式IA的CPU架构持续往ARM、MIPS等方向发展外,作业系统方面也逐渐明朗,大致上是Microsoft的Windows CE、Palm Computing的Palm OS、以及英国的Symbion公司的EPOC。其中Microsoft更是在装置支援性上区分地很清晰,Windows CE以支援HPC为主,PDA由Windows CE衍生出的PocketPC专责,SmartPhone也由Windows CE衍生出的「Stinger」负责。


家用上网机、视讯机顶盒

家用上网机可说是上网专用的家用个人电脑,也可说是简化操作介面与功能专一的个人电脑。根据统计,在美国新增的上网人口中有70%不是用个人电脑上网,并且有许多人是使用上网机上网,因此上网机的未来市场仍大有发展。


上网机目前有多种实现方式,有CRT显示器与机身合一的设计,此种设计称为「iMac式」或「Moniputer」式设计,也有与TFT-LCD显示器合一的设计,也有采分离方式的设计。


由于上网机的功能单纯,不需要用上主流PC规格的组件,因此多半用低档的x86 CPU,或是整合型晶片来实现,例如用NS公司的Geode GX1晶片或Geode SCx200晶片(图二),或者是Transmeta公司的Crusoe TM3200晶片(已停产)或TM5x00晶片等,此外VIA公司的C3晶片,以及Information PC及Eden(伊甸)平台,也适合用于上网机,同样的SiS公司的SiS55x系列整合晶片也相当适合,未来都有机会成为新款上网机的核心组件。SCx200目前有1200/2200/3200三款,TM5x00目前有5400/5500/5600/5800四款,SiS55x目前有550/551/552三款。


《图二 NS Geode SCx200芯片》
《图二 NS Geode SCx200芯片》

上网机仍是以PC的CRT或LCD显示器为主,画面体验上仍与PC相近,但另外却也有以电视上网为主的IA设备,目前大多是由视讯机顶盒(Set-Top-Box, STB)强化而成,传统STB只是强化电视的娱乐功效,但却没有上网能力,如今具备上网能力的STB便改称为iSTB,其中「i」字样既有Internet的意思,也有Interactive的互动含意,因为上网可以带来更大的媒体互动性。


事实上STB的范畴很广,只要能强化电视功能的都能称为STB,这些包括VHS录放影机、VCD播放机、DVD播放机、小耳朵卫星接收器、DirecTV接收器、甚至有线电视选台器、电视游乐器等都可算是,而近年来较红的产品则是DVD播放机、DirecTV、以及电视游乐器(Game Console),所以从此三者直接强化来提供上网功能,也是现今iSTB的发展趋势。


目前能提供iSTB相关晶片的厂商也很多,例如NS的Geode SC1200、SC1400晶片,以及STMicroelectronic的STPC晶片,或如VIA的Information PC概念产品(C3晶片、PLE133/PN133T晶片组)等,不过撇开特殊的游戏主机市场与卫星服务市场外,能提供iSTB晶片的多半为具有DVD/MPEG-2相关技术的半导体厂商,如NS并购了Mediamatics取得DVD/MPEG-2技术,以及ST与Thomson Multimedia技术合作等。


不过目前iSTB的晶片方案中,大都没有直接于处理晶片或整合晶片内整合硬体DVD/MPEG-2解压缩电路功能,NS的Geode SC1400曾经有,但因电路面积过大不易生产,后来修正成取消MPEG-2电路的SC1200晶片,所以仍旧以独立的DVD功能晶片相搭配居多,如ST的STi5580、STi5519、L6315等,而NS也有NDV8401、NDV8501等。


在其他厂商都以独立硬体晶片提供DVD功能时,SiS则是在SiS55x晶片中直接内建硬体DVD/MPEG-2解码电路,因此SiS55x晶片未来用于iSTB的机会也相对提高。


除此之外,Microsoft积极希望将PC从书房推展至客厅,除了并购WebTV(即是使电视可上网的STB)后提供MSN TV Service外,也希望将PC变成客厅中最强、最主流的iSTB,目前PC搭配Windows XP已经可以播放DVD-Video,未来新版的Windows XP(研发代号FreeStyle)将可以录制电视节目、以子母画面显示电视节目等,等于让PC充当硬碟录放影机,如此发展下去,或许也会影响iSTB的拓展空间。


接着是游戏主机,游戏主机方面目前由SONY的PlayStation 2(以下简称:PS2)、Microsoft的XBOX、以及Nintendo的GameCube(以下简称:GC)三家为主,短期内三者的游戏主机虽可上网,但以连线游戏(On Line Game)为主要应用,未来才可能推展到其他的上网应用,而且3D游戏当道,游戏主机的规格发展特例于整个资讯产业外,PS2、XBOX、GC三部主机用的绘图晶片都是特制的,都不是资讯产品原有的晶片,只是技术相接近而已,其中PS2的GS(Graphics Synthesiser)晶片是SONY自行开发的,XBOX的NV2A晶片则是由nVIDIA公司开发,而GC则是由ATi公司特别使用ArtX技术开发,只有处理器方面比较倾向就近取用资讯组件,如PS2用MIPS R3000晶片,XBOX用Intel Pentium III晶片,以及GC使用IBM PowerPC晶片。


PS2真正的处理器为SONY独自开发的EE(Emotion Engine)晶片,R3000晶片主要是PS2的前一代主机PlayStation所用,PS2为相容执行以往PS主机上的游戏,因此持续保留此一晶片于PS2主机中。


商用IA

许多市场分析师与观察家都认为商用IA的未来市场发展将无法与其他IA产品相比,不过就现阶段来看,这也是目前需求与供货最平稳的一项IA产品。


虽说Thin Client有许多实现方式,但由于Windows应用程式的方便与亲和性已深植人心,因此今日大多数的Thin Client都是指WBT,而WBT目前几乎90​​%都是使用NS的Geode晶片,包括GX1晶片或SC2200晶片,且市占率最高的制造商为慧智(Wyse)公司。


由于Thin Client的功效也可以用现今的一般PC模拟成,且上班人士多半对强大功能的PC已很熟悉习惯,所以Thin Client的需求自然也不易提高。


不过这不表示未来Thin Client将会受限,Microsoft未来将会推展一种新观念产品,即是智慧型显示器:Smart Display Device,此即是无线型的Thin Client,等于是拓展居家的第二部无线型PC,甚至会是所有家庭成员人人一机,或许这是未来Thin Client的更广泛出路之一。关于SDD目前已经有优派(ViewSonic)与慧智(Wyse)愿意投入,而初期的研发以NS的Geode晶片,以及Intel的StrongARM/XScale晶片为主,使用的作业系统是特殊版本的Windows CE .Net ,研发代号为Mira。


其他IA产品发展

虽说有厂商尝试提供独立贩售的车用IA让消费者自行扩充安装,但眼前仍以车商直接提供资讯化设备为主发展方式。


除了上述的各类IA产品外,当然也还有其他型式的IA产品,如网路冰箱、影像电话等,不过其市场规模都尚未开启,适用性与接受度也有待考验,已及等待更高传输率的网路环境成熟才行。


比较值得一提的是行动上网机(Web PAD)、家用闸道器(Home Gateway)、以及平板式电脑(Tablet PC),这些IA产品都逐渐走红中,Web PAD目前的晶片方案大多是NS的Geode SC3200晶片或Transmeta的Crusoe TM5400晶片,Home Gateway也以NS较为力推,目前尚未有针对Home Gateway所特别设计的IA晶片,不过预计2002年下半即可有对应晶片出现。


至于平板式电脑,这是由Microsoft提出的「以手写取代键盘的笔记型电脑」,展示机是用Transmeta的Crusoe晶片,但未来仍有各种其他方案的可能性。


结语

从整体来看,「手持式​​IA」与「游戏主机」两者是属于较有特别晶片与规格需求的产品,手持式IA以超省电的RISC CPU为主,x86 CISC CPU几乎挂零,而游戏主机需要与主流PC相比拟的3D效能与品质,甚至是更超越。


除这两者外,其他IA装置的晶片供应商则较为一致,如美国NS、Transmeta,欧洲的ST,台湾的SiS、VIA等等,这些厂商都是以x86 CPU架构为基础而提供IA晶片解决方案,NS的Geode系列晶片其前身来自于Cyrix的5x86、MediaGX,ST的STPC系列晶片也是来自Cyrix Cx486,SiS的SiS550系列则是来自RISE mP6,VIA的C3也是来自IDT/Centuar的WinChip。


会有这样的发展并不令人意外,由于主流PC的CPU只剩Intel、AMD两大厂互争,在效能与价格难以追赶下,寻求效能要求不高的IA产品发展确实是较可行的出路,且IA产品需要TCP/IP通讯协定,目前大多数的TCP/IP通讯都是透过CPU执行OS的核心程式来达成,鲜少有专用的TCP/IP通讯晶片来完成,而x86架构也是支援TCP /IP程式与工具上较完整的一个平台,因此低阶的x86 CPU,搭配与整合其他IA产品所需的周边功能,是现在最理想也最主流的IA晶片发展趋势。


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