由於現今人們開始要求個人電腦提供除文書處理及運算的功能之外，對於更多的娛樂功能訴求和目前線上遊戲（On-Line-Game）市場蓬勃發展的同時，繪圖晶片的角色也愈形重要，因為繪圖晶片協助CPU在影像處理的運算上更為有效。另外，資訊家電（Information Appliance）的概念不斷的被提出，繪圖晶片在強化數位影像的處理功能上，也愈來愈被強調。

據Mercury Research研究指出，隨著全球經濟逐漸邁向復甦，企業投資信心增加，延宕一年多的企業換機潮逐漸浮現，加上系統廠商逐漸藉由低價化與多媒體功能應用，切入消費/家庭用戶市場，以及在WLAN連結技術的日益普及等因素帶動下，2003年筆記型電腦繪圖晶片出貨量，將由去年10月份所預估之3712萬顆上修至3948萬顆，預期2004～2005年上半年將進入企業換機高峰，2004年筆記型電腦繪圖晶片出貨量將成長至5080萬顆。

市場概況

由於近年來筆記型電腦的平均價格不斷下滑（Average Selling Price；ASP），預期未來其佔整體PC的比重將逐漸攀升，據IDC估計，於2003年將佔有33％的PC市場並進一步指出2001年至2007年的年複合成長率（Compound Annual Growth Rate；CAGR）達13％，因此筆記型電腦用之PC晶片組產品應比桌上型電腦用PC晶片組產品更具發展潛力，所以目前許多原以桌上型電腦用PC晶片組為主的供應商，正積極地往筆記型電腦用PC晶片組產品佈局。

然而進入筆記型電腦用PC晶片組市場並非毫無進入障礙，筆記型電腦用PC晶片組產品在設計上因涉及電源管理技術，所以其技術障礙相較於桌上型電腦用PC晶片組產品高，加上Intel在筆記型電腦用的CPU產品上，具有八成以上的市場佔有率，這使得Intel自家的PC晶片組產品連帶受惠，但卻導致台灣以及其他未獲Intel授權的PC晶片組供應商很難進入筆記型電腦市場發展。目前PC用繪圖晶片廠商，若不是選擇往高階的繪圖晶片發展，就是轉向整合型PC晶片組領域來尋求成長，不過由於3D繪圖技術門檻甚高，並非所有的繪圖晶片廠商都有足夠的技術能力。

《圖一　2001～2007年全球PC出貨量預估》

受惠於筆記型電腦的強勁成長力道影響下，據Mercury Research研究指出，隨著全球經濟逐漸邁向復甦，企業投資信心增加，延宕一年多的企業換機潮逐漸浮現，加上系統廠商逐漸藉由低價化與多媒體功能應用，切入消費/家庭用戶市場，以及在WLAN連結技術的日益普及等因素的帶動下，2003年筆記型電腦繪圖晶片出貨量，達3948萬顆，相較於2002年成長43.4％，預期2004～2005年上半年將近入企業換機高峰，2004年筆記型電腦繪圖晶片出貨量將成長至5080萬顆，估計筆記型電腦繪圖晶片市場將持續成長，於2005年達到高峰，成長率將超越四成，其2002年至2008年的年複合成長率（Compound Annual Growth Rate；CAGR）達25％。

《圖二　2002～2008年全球筆記型電腦繪圖晶片出貨量預估》

其中筆記型電腦獨立繪圖晶片於2003年成長15.5％，出貨量達2214萬顆；在筆記型電腦整合型繪圖晶片組方面，其成長力道更是驚人，高達89.3％，出貨量達1090萬顆，若分析其主要成長因素分別為入門級和中階的筆記型電腦逐漸朝向低價化趨勢，由於對一般的PC使用者或企業用戶而言，PC的主要功能在於文書處理而非多媒體或動畫功能的應用，因此高階繪圖晶片在PC領域的主要目標市場應是家用市場或消費性市場以及專業工作室等需要執行電腦動畫軟體或對繪圖功能需求較高的族群。而整合型繪圖晶片組的目標市場應會落在企業用戶身上，主要因素為目前繪圖卡的訴求是3D繪圖的效能表現，真正需要這種產品的應用主要是集中在遊戲軟體上。

對一般企業用戶或個人文書處理用途而言，實在沒有太大的必要性花費高達300美元以上的價錢來購置繪圖卡。因此，整合型晶片組的出現，正好可以滿足這些僅需要一些簡單的繪圖處理功能而不太玩3D遊戲的企業用戶的需求。

《圖三　Q401～Q403全球筆記型電腦獨立及整合型繪圖晶片出貨量》

據Mercury Research於2003年第四季的報告中指出，目前整體筆記型電腦繪圖晶片市場佔有率，其排名依序分別為ATI 56％、Intel 23％、Nvidia11％、SIS/XGI 5％、VIA5％，受惠於聖誕節出貨旺季及Intel Centrino筆記型處理器強力行銷助長下，各繪圖晶片廠商的出貨量於第四季均有所成長。

《圖四　Q403筆記型電腦繪圖晶片市場佔有率》

《圖五　Q401～Q403各繪圖晶片廠商銷售趨勢》

值得注意的是，ATI由於在NB獨立型繪圖晶片技術首先導入Low-K製程，具備低耗電能、低發熱量、高效能以及優異的2D、3D與高畫質DVD解碼播放能力的優勢，所以獲得眾OEM廠商的喜愛，使其市場佔有率高達73％；另一方面，在眾多廠商紛紛角逐整合型繪圖晶片組市場大餅之下，ATI自2002年第三季正式切入整合型繪圖晶片組市場後，便獲得眾家OEM大廠的青睞並指定使用，如Dell、HP、Gateway、Acer、ASUS、NEC、Sony、Fujitsu、Toshiba、Legend等，主要原因為ATI在產品/效能/價格比皆優於其他競爭對手，另外在產品上市時間（Time-to-Market）的掌控亦能配合各大ODM代工廠如廣達及仁寶電腦的規劃生產時程（Design Cycle），所以便能在2002年第四季一舉超越Intel與VIA，奪得市場寶座。

《圖六　Q401～Q403筆記型電腦獨立繪圖晶片市場佔有率變化》

但Intel在2003年3月份推出以整體平台架構為主的Centrino技術產品，由於其並未對外授權，加上Intel本身強勢的品牌及行銷能力，其他晶片組供應商很難在新一代的筆記型電腦用PC晶片組產品上有所斬獲。所以Intel仍具極大的競爭優勢，這主要是因為其具有CPU產品規格之制定能力，且其同時也擁有使用「專利授權策略」，影響產業中其他供應商的能力，所以在2003年第三季之後，Intel 855GM&852GM晶片組受惠於Centrino處理器的市場連動效應影響之下，重新奪回筆記型整合繪圖晶片組市場龍頭的地位。

《圖七　Q401～Q403各繪圖晶片廠商筆記型電腦整合型繪圖晶片組銷售趨勢》

技術發展現況與未來趨勢

繪圖晶片的功能在早期主要是以系統中文或是圖形的視訊轉換輸出介面為主，在PC各元件中，其重要性並不明顯，然而隨著軟體環境不斷地複雜化，在各種繪圖資料乃至於3D遊戲大行其道的情況下，以CPU為主的運算元顯然已經不敷龐大的資料運算需求，強調3D處理效能以分散CPU運算重擔的繪圖晶片，逐漸成為PC中除CPU外最重要且複雜的晶片。而純以晶片的內部結構Gate Count數來看，複雜度甚至高於CPU。在未來的功能不斷被強調的IA趨勢上，繪圖晶片在數位影像處理功能的角色，將有越來越吃重的角色。

當今繪圖晶片的積體電路由鑲嵌在近乎純淨的矽晶圓中之數百萬隻電晶體組成。最小的電晶體直徑祇有0.13微米，僅相當於人類頭髮直徑的千分之一，其製作方法是

將數量受到嚴格控制的各種其他材料鑲嵌在矽片上。

《圖八　左圖為典型CMOS電晶體圖；右圖則是用電子顯微鏡拍攝的實際電晶體圖》

許多設計和製程上的問題以前就存在，但從0.13微米開始出現了以往所未曾遇見的問題，為了擁有更好的效能、更快的速度與更低成本，縮減線寬設計出更小的電晶體為一種方法。0.18、0.13微米以下製程面臨銅和low-K製程，因此轉換製程世代並不容易，舉例來說為了解決漏電（Leakage）問題，許多製程領先公司採用SOI

（Silicon On Insulator）、SiGe（Silicon Germani）、High-k介電值和FinFET

電晶體，在這些技術有所突破的公司未來的產品選擇將更為寬廣，如Embedded DRAM、高效能通訊裝置等。ATI於2003年3月推出的MOBILITY RADEON 9600系列採用TSMC的0.13微米low-K的製程技術。該項技術採用銅導線，而不是0.15微米製程技術中使用的鋁導線。由於銅的電阻比鋁小，因此可以獲得較高的運行速度，同時耗電量較低，導線較細，導線排列更緊密。該項技術還使用一種稱為FSG（摻氟矽玻璃）的特殊絕緣材料，此種材料的電容比早期技術中使用的標準矽玻璃的電容低，從而提升電晶體的開關和時計速度，並減少耗電量和產生的熱量。ATI更於近期推出MOBILITY RADEON 9700系列則是TSMC 0.13微米low-K製程技術的增強版。該增強版使用一種稱為「黑鑽石」的新絕緣材料，其電容大大低於FSG。某一特定材料的電容由該材料的介電常數（k）決定，因此上述新絕緣材料通常稱為low-k材料。低電容的效果十分顯著，可在不增加耗電量或熱量的情況下將VPU的時計速度提升15％。在大多數要求嚴格的應用中，使用low-k材料可使MOBILITY RADEON 9700系列的時計速度比以前的系列最多提升30％。

90奈米製程將繼續面臨材料和技術的挑戰，包括光罩製作、佈局和驗證。90奈米光罩成本高昂不說，其光學製程上更必須要求零缺陷，精準度也必須大大提高以應付晶圓廠量產。更簡單說，90奈米和65奈米必須要有全新的佈局和驗證工具。

結論

繪圖晶片設計產業未來幾年將因深次微米製程技術精進，以及系統層次設計工具需求，半導體界不斷轉向0.15微米線寬、0.13微米甚至以下的設計領域，此趨勢將是影響新設計工具的主因，由於新產品的需求將帶動新設計方法，並帶給IC設計產業新的契機。各廠商要維持長久的成長，必須投入新技術的研發與運用，使新產品不只僅限於少數使用者，而更能擴及整個主流設計圈。如果IC設計廠商能夠和EDA廠商及晶圓代工廠商做更密切的配合，例如與EDA廠商共同發展及改善設計環境與設計流程，以縮短產品上市時間並且加強先進技術研發，進而增強IC設計能力，如此一來勢必造成彼此雙贏的局面。

在整合型繪圖晶片組產品方面，由於該產品受惠於整體PC架構技術層次的提昇，新一代的整合型晶片出貨比重也不斷地向上攀升，預期未來掌握繪圖技術的PC晶片組供應商，將會有較大的發揮空間。各廠商應積極提昇本身在晶片整合方面的能力，例如：繪圖核心、CPU技術等。畢竟，PC的發展已經越來越成熟，而技術驅動力對市場的影響也越來越薄弱。未來，能夠提供更低成本的產品解決方案或是開創新的利基市場之廠商才有能力繼續在市場競爭中佔有一席之地。（作者為ATI台灣分公司行銷經理）