CTIMES / 文章 /

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

瀏覽人次：【4402】 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。 《圖三　揚智產品總監戴宏展》

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。

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。

《圖一　矽統DDR266/333晶片組SiS645/SiS961架構圖》

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)。

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）