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2002年主機板主流架構探討 |
【作者: 歐敏銓】 2002年01月05日 星期六
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2001年真可說是寒風颼颼、大家勒緊褲帶過日子的辛苦年。不過這波由網路泡沫化所引爆的經濟衰退,經過一年多來的過高庫存出清,看來總算觸底反彈,對於這個新的一年,不論業者或分析師的看法一致認為只好不壞。
所羅門美邦全球半導體產業首席分析師喬瑟夫(Jonathan Joseph)即指出,半導體產業已進入復甦期,這波產業復甦可望拉長到12個月至36個月;美林證券則預估亞太區半導體產業去(2001)年與今(2002)年的營收成長率將分別為8.5%與21%,復甦速度將快於全球半導體產業;另外,摩根士丹利證券也預估,到了2003年時全球半導體產業營收成長率可望快速回升至20%至25%。
半導體產業無疑是今日世界經濟的龍頭產業,其市場表現對於全球經濟而言是牽一鬆而動全身。台灣身居此產業的關鍵角色,自然和它的波動聲息相契。在資策會市場情報中心(MIC)去年12月11日所發表的2001年整體資訊硬件產值年度報告中,MIC表示,今年整體產值衰退9.2%,而2002年預估景氣將逐漸轉好,整體產值將增長11%,達607億美金。
在半導體的各項應用中,台灣長久以來一直在PC生產製造上無人能出其右,本期所探討的主機板更是PC的精髓所在。其實在去年3、4季景氣仍普遍不佳時,國內主機板業者的出貨就已在持續提升,這自然也帶動了龐大的相關零組件銷售成長。MIC即預估台灣主機板業今年產量將達8529萬4千片,較去年成長5.9%,產值則成長3.5%。而探究主機板市場成長的驅動力,業者普遍認為幾項新架構,尤其是Intel的Pentium 4、DDR記憶體及微軟XP作業系統的彼此呼應,將會刺激消費者換機的需求。以下我們將一探2002年主機板上關鍵組件的重要規格與市場趨勢。
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CPU挑戰0.13微米製程
在主機板的處理器戰場上,Intel與AMD的技術之爭仍然打得火熱。Intel的P4與AMD的Athlon XP皆已進入0.18微米銅製程量產階段,而雙方也都預告在今年一月會將製程再推進到0.13微米的更高階段。
Intel預計在1月7日發表以0.13微米製程生產的P4處理器,除了晶片面積大幅縮小外、耗電量也降低外,前端匯流排的傳輸速度也將由現行的400MHz再提昇到533MHz。Intel表示,這項里程埤將為Pentium 4系列的運行速度在今年年底達到3GHz打下堅實的基礎。相對於此,法人的消息指出,AMD原定在一月進入0.13微米量產的時間可能延後,由於0.13微米製程是雙方下一世代產品在競爭成本優勢上的關鍵,AMD應會盡快克服量產的瓶頸。
另外,在處理器的時脈上,Intel的P4在今年的主力產品將達2.0GHz,且仍不斷向上衝,由於一直以來客戶已形成時脈等於效能的觀念,所以高時脈的處理器往往佔有數字上的競爭優勢,這也讓時脈提升較慢的AMD在產品命名上改採型號(Model)標法,如(表二),雖然這種標法很容易造成使用者的混淆,不過,AMD此舉也算是不得已的。但處理器發展至今,時脈與效能已非同義詞,在一些玩家網站的測試報告中也顯示,加入了SSE(AMD 稱 3D Now! Pro)指令集的Athlon XP,在效能表現上其實並不下於P4。
表一 Athlon XP 的時脈與型號
時 脈 |
型 號 |
1.33G |
1500+ |
1.40G |
1600+ |
1.46G |
1700+ |
1.53G |
1800+ |
1.60G |
1900+ |
P4缺貨,Athlon搶進
至於通路賣場上,P4正為市場打下一劑強心針,甚至在2001年第四季形成缺貨的現象。目前Intel 1.5GHz、1.6GHz P4處理器的缺貨,使得多家主機板業者出貨不順,壓抑到第四季營收成長幅度。而在這新舊架構與新舊世代(PIII、P4)的交替形成缺貨的空窗期,AMD Athlon XP新處理器正好趁勢切入,多家主機板業者改採Athlon XP作為替代方案,使得在台灣銷售逐月成長,成為最大受惠者。
通路業者表示,缺貨主要是因Intel計畫以新架構(Socket 478)的P4處理器取代舊架構(Socket 423)P4,為加速產品改朝換代,刻意控制新架構P4供給量。但估計到去年底舊架構P4可望出清完畢,待Intel在1月調降P4價格後,P4 1.7GHz將在今年第一季成為主流機種,至於P4 2GHz則可望在下半年成為主流產品。
晶片組兩大趨勢此消彼長
PC處理器的市場極為單純,除了威盛仍積極切入外,這個高門檻市場兩強分立的態勢相當穩固。至於主機板的靈魂 - 晶片組的市場,就顯得熱鬧許多。
晶片組發展的兩大議題,一是記憶體架構,一是獨立型與整合型之爭;前者由DDR做為主流架構的趨勢已經明朗,而將繪圖功能整合到北橋中也成為一大趨勢,這也迫使NVIDIA與ATi兩大繪圖晶片、繪圖卡廠商不得不跨入四大晶片組廠商(Intel、矽統、威盛、揚智)耕耘已久、地盤相當穩固的晶片組市場。
DDR主流地位確立
自Intel在去年9月11日宣布推出支援PC133 SDRAM的845晶片組,並接著在12月17日開始對廠商供應支援DDR SDRAM的新款晶片組後,DDR SDRAM成為主流架構的地位再無疑義。在這之前,Intel一直堅持擁護Rambus公司的RDRAM,有意將它力拱為PC記憶體的新標準,但RDRAM的高成本以及量產的延誤都讓記憶體及PC製造商難以忍受。
由於採用RDRAM的生產架構必須大幅更動,而且在同樣製程下,RDRAM之Die Size 比SDRAM大了約10%~15%,良率相對較難掌握,因此晶圓生產之成本相對為高;在封裝方面則必須採用μBGA的封裝方式,成本約TSOP的2倍;而在測試方面,由於RDRAM震盪頻率較高,還得採用較先進之測試機台。這種種原因都讓RDRAM的成本居高不下,而Intel這一錯誤的決定,也讓AMD及威盛趁機而起,因支援SDRAM而加速擴大了市場佔有率。
目前除了Intel的腳步仍是最慢外(表二),威盛、矽統、揚智早在去年年中即陸續發表支援DDR266及DDR333的產品(圖一)(圖二)。其中揚智對於DDR的用心極深,不論整合、獨立、桌上、NB、AMD、Intel…等規格DDR晶片組都已發展完備,效能表現上也受到主機板廠商的肯定,揚智產品總監戴宏展即表示,ALi這一波產品的價格/效能很有競爭力,再加上省電與輕薄短小等特色,其應用的領域也不會只限制在PC,也會推廣到廣泛的行動設備上。
表二 Intel晶片組Roadmap
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i850 |
i845 |
i845-D |
Tulloch |
Brookdale-G |
記憶體
支援
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PC800
RDRAM
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PC133
SDRAM
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PC1600
DDR
SDRAM
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PC1066
4-Bank
RDRAM
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PC2100 DDR
SDRAM
PC133
SDRAM |
FSB |
400MHz |
400MHz |
400MHz |
533MHz |
533MHz |
ICH晶片 |
ICH2 |
ICH2 |
ICH2 |
ICH4 |
ICH4 |
USB支援 |
USB 1.1 |
USB 1.1 |
USB 1.1 |
USB 2.0 |
USB 2.0 |
ATA |
ATA/100 |
ATA/100 |
ATA/100 |
Serial ATA |
Serial ATA |
發布日期 |
已發布 |
8月發布 |
2002年第一季 |
2002年第三季 |
2002年第三季 |
《圖一 矽統DDR266/333晶片組SiS645/SiS961架構圖》 |
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另外,矽統技術行銷經理李志村則表示,過去推DDR200的經驗很辛苦,但現在的情況已大有改變。李志村指出,雖然相較於DDR266的最高傳輸頻寬2.12GB/s,最高2.7GB/s 的DDR333更能將P4處理器的系統效能發揮到極致,技術也已成熟,但他相信基於策略性的考量,今年廠商力拱的主流仍會是 DDR266,至於DDR333或未來的DDR400應會鎖定高階的市場,他預估今年下半年DDR333能有三成的市場就很不錯了。
整合型與獨立型晶片組各有所需
至於獨立型與整合型晶片組,由於各具特色,分別適合於組裝與品牌電腦兩大市場。在2001年年初時,獨立型晶片組與整合晶片組比例約為6:4,其中Intel和矽統分佔有70%及20%的市場,至於威盛和揚智則分別約5%;至於獨立型晶片組中,威盛可說是一家獨大,市佔率約在7到8成間,Intel約為2成5,揚智不足1成。不過在去年當中,各家對自己較弱的一環皆著力開拓,實際的市場成績則待研究單位公布。
值得注意的是,根據Mercury Research的調查報告,三年前整合繪圖的晶片組只佔PC繪圖市場的5%,在2001年第二季結束時,已經佔了50%了。這除了突顯此一市場的重要性外,也讓NVIDIA與ATi兩大繪圖廠商不敢掉以輕心,為了不自限於高階的PC市場,他們也積極投入整合晶片組的市場之中。NVIDIA已發表為AMD/Duron所設計,整合了繪圖與音效功能的nForce晶片組,除了微星、技嘉已推出相關產品外,陞技也已採用;ATi則表示,其A3晶片組已獲得四家ODM廠採用,相關產品預計會在2002年第二季開始量產。
若就整合型P4晶片組產品推動速度來看,威盛P4M266與矽統的650腳步最快,11月起已開始量產,下游客戶的板卡產品也進入驗證生產階段。反觀Intel方面則落後約兩季時間,內建繪圖核心的845G晶片組,預定2002年第二季才會登場。在市場的壓力下,Intel日前表示其整合型晶片組上市速度可望提前一個月,將在2002年5月開始量產。
主機板功能新樣貌
除了基本的CPU、晶片組及記憶體的提升外,今年將引領風騷的主機板還會有什麼功能模樣呢?我們可以從Intel不久前在Comdex Show發表的新一代主機板設計標準 - Hannacroix中,見到一個端倪。
這次在Hannacroix主機板上,整合了許多Intel認為新一代PC所應具備的功能,其中包括Serial ATA連接、六聲道音頻以及802.11b和藍芽等無線技術標準;僅管盡管微軟Windows XP中仍未正式支援USB 2.0,Intel仍決定在Hannacroix上同時支援USB 2.0和IEEE 1394a(Firewire)兩種連接數位相機、MP3播放器等設備的介面標準。對於Intel所勾勒出的這一個藍圖,宣布支援並已推出產品的晶片設計廠商已有不少(表三)。
表三 支援Intel Hannacroix的廠商及晶片功能
廠商 |
支援功能 |
NEC |
USB 2.0控制晶片。 |
Agere系統 |
IEEE 1394a晶片 |
Cirrus Logic |
支援六聲道的低價音效晶片 |
Marvell |
提供的晶片可讓製造商可以將更新的Serial ATA介面連到 |
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舊型Parallel ATA電子產品 |
Kawasaki LSI |
提供可以讓製造商把100mbps乙太網絡卡加到USB 2.0連 |
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接器上的晶片。 |
Silicon Wave |
提供藍芽的無線網路晶片 |
Intersil |
提供的晶片可以在USB 2.0介面上加上802.11b「Wi-Fi」 |
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無線網絡功能 |
Cypress半導體 |
提供的晶片可以將USB 2.0橋接到目前連接CD及DVD |
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光碟機的ATAPI標準上 |
USB vs. 1394
從表三中可以看出,晶片廠商集中開發的功能是USB 2.0,而這也是Intel目前最著力推動的一項標準。去年秋季英特爾科技論壇中,該公司即提出2002年將是USB 2.0關鍵年,希望努力推廣UBS2.0被市場接受,成為市場的成熟規格。
USB 2.0規格這次一舉將電腦連線速度提升了40倍,從USB 1.0的12 Mbps提昇到480 Mbps,進而超過了對手IEEE 1394a的400Mbps。但兩者的速度之爭並未結束,由蘋果電腦所主導推動的下一代IEEE 1394b新規格也已出爐,1394b的傳輸速度可達800Mbps,將再度領先USB 2.0,而未來在利用光纖技術下,1394b更可讓速度高達3.2GB。此外,一些廠商正嘗試開發無線上網版本,讓電腦可利用IEEE 1394規格,透過802.11這一類無線網路傳送資料。連結埠的速度發展請參考(表四)。
就Cahners In-stat估計,2000年配置有FireWire的電腦與消費性電子產品出貨量就高達3500萬台,預計到2005年更可增加至2億台。而因數位攝影機的熱門助長了FireWire的成長率,In-Stat認為FireWire與802.11a傳輸的結合更可讓需求大增。基於市場的考量,在去年十月推出的Windows XP作業系統中即優先支援了IEEE 1394a,而對USB2.0的支援,微軟預計在今年推出的更新版中才會加入。
由於USB 1.1在PC配備上的普遍性,以Intel的全力站台加上USB 2.0的向下相容性,USB 2.0的後勢仍然看漲。Intel強調其合作廠商將在明年廣泛推廣建置USB 2.0,此規格將於明年真正普及廣為市場採用,並且指出,現在消費者已經可以採購到此類週邊搭配產品,包括愛普生新款掃描器同時支援USB2.0、IEEE1394規格,臺灣也有揚智、威盛、宏碁、華碩、仁寶等大廠提供晶片組、週邊等相關產品。
矽統李志村指出,兩項技術在使用方向上仍有區隔,USB是在PC連結週邊上使用,而IEEE1394則多用於消費性電子產品,因此,兩種規格將並存於不同的應用市場上,也就是說未來FireWire可能在儲存裝置、掃描器、攝影機和消費電子產品居領先地位,而滑鼠、鍵盤等其他週邊裝置則會是USB的天下。而依國情也有不同,在台灣或美國市場,USB是PC的基本配備,但在日本,1394反而是必備的標準規格。
ATA vs SCSI
由於PC、家庭網路和消費性電子設備應用到愈來愈大量的資料和娛樂內容,資料傳輸介面也被要求提升。在這領域則是ATA對SCSI的戰場,兩者的主力市場分別為PC與商用伺服器,但都積極朝對方的市場拓展。為了突破傳輸速度的瓶頸,目前兩者都朝序列連接(serial connections)的方向來發展,並分別制定了Serial ATA與Serial SCSI標準。
在Serial ATA方面,除了可望將傳輸速度達到每秒1.5Gb,幾乎是現行ATA 100每秒800Mb傳輸率的兩倍外,並且支援多重磁碟機系統。另外,由於Serial ATA具備hot-plug能力,因此,能簡化新一代ATA設備的使用,例如:汽車電腦和音響等。其未來功能還包括強化的命令佇列(command queuing)等,將能在正確的時刻快速地為使用者提供正確的資料。由於Serial ATA採用超簡易且更小的電纜,功率需求低,將應用在PC、行動和消費性電子各領域的更小設備上。
至於Serial SCSI方面,目前「序列連接SCSI工作小組」(Serial Attached SCSI Working Group)希望在2004年時能夠看到支援該技術的產品。雖然該組織尚未發表新標準的傳輸速度,不過就Serial ATA的經驗來看,其效能應該會有重大的突破。
3GIO vs. HyperTransport
另外,在匯流排的技術上,多年來PCI一直是掌管電腦內資料傳送的主流技術標準,但為達到更高效能的連結,由CPU兩大廠所主導的新規格,預料將再展開一場主流標準的爭奪戰。
由Intel所推動的「第三代輸入/輸出」(third-generation input/output)技術,目前多稱為3GIO,此技術別稱還包括:Arapahoe和序列PCI,日後可能以PCI 3.0稱之,Intel相信此項技術將可延續十年,甚至更久。3GIO的資料傳輸速度可望比最高速的PCI技術(PCI-X)快六倍之多 (32-wire的版本每秒可傳輸6.6GB),進而能提升各種應用的執行效能。不過這項技術仍在發展階段,Intel表示,3GIO的規格可望於2002年底完成定案,預計支援此規格相關產品在2003年下半年將順利推出。
至於Intel的頭號對手AMD也在去年2月發表用來連結中央處理器與電腦內部的其他晶片,例如網路晶片或PCI匯流排晶片的HyperTransport技術,。AMD表示,HyperTransport技術初期可提供最高每秒6.4GB的資料傳輸速率。為推廣此技術成為業界標準,AMD已設立HyperTransport Consortium,開始免費授權廠商使用此技術。雖然AMD並未將HyperTransport定位為3GIO 的競爭者,但由於兩項技術的重疊性高,未來零組件製造商可能仍得面臨選邊靠攏的為難處境。
目前主導3GIO的PCI-SIG委員會有9個成員,包括:AMD、Broadcom、康柏電腦、惠普、IBM、英特爾、微軟、Phoenix Technologies與德州儀器公司,HyperTransport技術組織則包括AMD、Nvidia、思科系統、昇陽電腦、全美達和API ,以及新加盟的蘋果電腦和PMC-Sierra。目前總計已有45家公司取得HyperTransport授權。
結論
台灣以主機板為核心所延伸的上、下游PC產業,歷經近二十年的發展,早已形成龐大而完整堅實的生態體系,別人想打進來相當困難。耳濡目染下,論到PC組裝的玩家實力,若台灣的高手認第二,怕沒有別的國家敢稱第一。因此主機板或PC可說是台灣人的驕傲,但隨著技術的成熟和市場發展的呈現飽和,PC業者也正面臨拓展市場的新挑戰。
PC一直以來的最大瓶頸,就是局限於辦公室或書房,一直打不進客廳這個家庭休閒的核心地。但拜Internet興起之影響,資訊、通訊與消費性電子之間的界限愈來愈模糊,也就是說,三大市場的既存廠商與產品都面臨重洗盤的可能性。以家用市場為例,未來會有愈來愈多家電產品具備連網功能(資訊家電;IA),而PC主機可望進駐客廳,除了處理數位視訊節目外,也充當各項設備的控制中心。
因此,除了上述既有的PC技術外,主機板及零件商將需更重視有線、無線的多樣化連網能力,例如IEEE 802.11的無線區域網路技術、Bluetooth或HomeRF等等,以及具備不輸電視、音響的視聽品質能力。目前日本從影音家電的優勢,已大舉推出結合PC與家電的AV電腦,而台灣則可挾資訊生產的優越能力,往消費及通訊領域再打開一片市場新局。
(註:Pentium4-1.5G(478) vs. Athlon 1.0G--1.4G 測試報告:http://www.1bits.com/doc/200110/review17.shtml)
表四 連結阜速度一覽表
連接埠 |
引進年份 |
初始速度 |
Serial port |
1960s |
20kbps |
Parallel port |
1981 |
1.2mbps |
SCSI |
mid-'80s |
40mbps |
USB |
1995 |
12mbps |
IEEE 1394a |
1995 |
400mbps |
USB 2.0 |
2000 |
480mbps |
IEEE 1394b |
2001 |
800mbps |
Source:USB Implementers Forum, 1394 Trade Association,Webopedia.com,
Edward Chan/ Cnet news
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