帳號:
密碼:
最新動態
產業快訊
CTIMES / 文章 /
Notebook關鍵零組件現況與發展
穩定效能、輕薄省電間如何平衡?

【作者: 陳隱志】   2003年01月05日 星期日

瀏覽人次:【6175】

資訊設備發展至今,很明顯的已演變至三大清晰的分界:




  • (1)後端:硬體資源最大,設備位於機房,強調穩定,如伺服器



  • (2)前端:硬體資源次之,設備位於辦公室或居家,強調效能,如個人電腦、工作站



  • (3)行動端:硬體資源最少,設備隨處攜帶,強調省電,如筆記型電腦、個人數位助理





事實上也確實如此,Sun的JAVA規格概分為J2EE(Enterprise Edition)、J2SE(Standard Edition)、J2ME(Micro Edition),正是針對「後端、前端、行動端」的概念而做的區隔,同樣的Microsoft的作業系統也同樣如此對應,後端為Windows NT/2000、前端為Windows 98/Me/XP、行動端為Windows CE/CE.Net,同樣的Intel也是,後端為IA64、前端為IA32、行動端為StrongARM/XScale。



而本文的重點在於同時具備前端與行動端特性的筆記型電腦,加上2002年底資訊月的降價熱銷,使得筆記型電腦在出貨量上超越桌上型電腦已逐漸可能。因此我們不得不重視將成為出貨量最大宗資訊設備的零組件發展,以下將針對筆記型電腦的零組件現有態勢進行分析與說明。



CPU中央處理器


筆記型電腦用的CPU在386、486時代與桌上型電腦用CPU沒有太大差別,但到了Pentium由於耗電量大增,Intel(英特爾)開始將筆記型CPU與桌上型CPU的發展分開,即桌上型稱Pentium,筆記型稱Mobile Pentium,後續的各款CPU如Celeron、Pentium II等都會加註「Mobile」字樣,以示區別。Intel在Pentium時代大幅領先其競爭對手,不僅桌上型Pentium佔有率一度高達80%,在筆記型領域更是一家獨大,Cyrix(新瑞仕)、AMD(超微)在同一時間沒有任何筆記型CPU推出,直至1997年AMD推出Mobile K6才稍有轉變。



《圖一 Intel目前最頂級的Mobile Pentium 4 Processor-M處理晶片〈資料來源:Intel網站〉》


AMD推出Mobile K6成功搶下低階市場後,後續Mobile K6-2、Mobile K6-III也都有更佳的市場斬獲,無奈到了Athlon時代,對於Mobile領域的發展又再度轉弱,如今雖有Mobile Duron、Mobile Athlon XP,但採用的廠商相當少,僅有惠普HP(此指前Compaq康柏)採用,其餘的美國大廠一律採用Intel Mobile CPU,如Mobile Celeron、Mobile Pentium III、Mobile Pentium 4等。




《圖二 AMD產品發展藍圖〈註:AMD預計未來將推出Mobile Athlon 64處理晶片,研發代號Odessa,預計使用SOI鋁絕緣技術製造,並將晶片面積壓在90mm平方內〉〈資料來源:AMD網站〉》



比較特別的是2000年1月宣佈進入市場的Transmeta(全美達),在2000年下半就紛紛遭美國大廠所拒,2001年開始於日本資訊大廠(如NEC恩益禧、Fujitsu富士通、Sony新力索尼等)方面有所斬獲,不過後來發生晶片上的瑕疵,TM5600晶片在某運作時脈讀取L2快取資料會錯誤,導致日本廠商大量回收市面存貨及補救,少則200台多則2萬台,不過此風波並沒有過度影響Transmeta在日本市場的斬獲。



《圖三 Transmeta最新的Crusoe TM5800處理晶片〈資料來源:Transmeta網站〉》


除了Intel、AMD、Transmeta等三家美國業者外,國內的VIA(威盛電子)所推出的C3也勉強能擠入筆記型CPU的領域,由於2001年ECS(精英電腦)提出DeskNote理念的產品,強調筆記型電腦的外觀設計(但不內建電池,且部分組件也與桌上電腦相同),但卻擁有桌上型電腦的價格,在海峽兩岸銷售上頗有斬獲,使得VIA C3晶片在桌上型電腦外另闢了一項出路。



《圖四 VIA C3針對零售進行包裝,圖為罐裝販售的VIA C3處理器〈資料來源:VIA網站〉》


不過展望未來,筆記型CPU的市場態勢仍會是Intel獨大,一方面Intel在半導體技術上的偏執與速度依然首屈一指,另一方面未具證實的消息顯示Intel以充分利用供貨優勢來排擠其他業者的筆記型CPU,據知1997年Cyrix推出低價整合型晶片MediaGX時,獲得Compaq採用於低價筆記型電腦中,而IBM曾考慮採用,但遭受Intel警告若採用將會有斷貨的抵制,同樣的情形也發生在Transmeta上,欲考慮使用Transmeta Crusoe CPU的筆記型電腦業者即便認為效能與省電效率理想,也會以Intel CPU仍為大宗出貨為考量而放棄其他業者的筆記型CPU,所以,即便Microsoft在Tablet PC展示上力拱Transmeta,但相信未來Tablet PC市場上Transmeta的拓展發揮也將相當有限。



此外,Intel即將發表全新設計觀念的筆記型CPU Banias(研發代號),據知是以Mobile Pentium III的核心重新構裝設計,在省電方面大大強化,因此Intel不僅可能手段勝,也有極大的可能為實力勝。



另外若談論筆記型CPU技術,目前除VIA外三家業者都有對應的省電技術,如Intel的QuickStart、SpeedStep、Enhanced SpeedStep、AMD的PowerNow!、以及Transmeta的LongRun,從發表順序上是Transmeta最先、AMD次之、Intel最後,名詞上雖有不同,但技術上都是偵測運算負荷量來動態調整供電電壓與運作時脈,藉此達到省電,不過細部技術實作上也有差異,Intel僅能2段切換,且是依據供電來源而切換(供電來自插座或電池),但其他業者多傾向多段切換、無段切換,以及真正偵測運算負荷量來動態切換。




表一 Transmeta各款CPU產品










































































Crusoe Chips



 TM5400



TM5500



TM5600



TM5800



Frequency Range



 500~700MHz



667~800MHz



500~700MHz



667~1GHz



L1 Cache



128KB



128KB



128KB



128KB



L2 Cache



256KB



256KB



512KB



512KB



Main Memory



DDRAM-SDRAM


(100 to 133MHz)



DDRAM-SDRAM


(100 to 133MHz)



DDRAM-SDRAM


(100 to 133MHz)



DDRAM-SDRAM


(100 to 133MHz)



Upgrade Memory



SDRAM


(66 to 133MHz)



SDRAM


(66 to 133MHz)


  SDRAM


(66 to 133MHz)

  SDRAM


(66 to 133MHz)


North Bridge



Integrated



Integrated



Integrated



Integrated



Package



474 BGA



474 BGA



474 BGA



474 BGA



Sample



Now



Now



Now



Now



Production



Now



Now



Now



Now



資料來源:transmeta




Chipset晶片組


IA32晶片組主要業者有Intel、AMD、Nvidia、ATI、Micron(美光)、SiS(矽統)、VIA、ALi(揚智),雖然有八家業者,但真正能提供筆記型晶片組的卻很少,至多為Intel、SiS、Ali等,其中AMD的產品主力不在晶片組,推出晶片組的技術示範意義大於市場意義,Nvidia著重在桌上型系統,筆記型尚無涉獵的跡象,至多提供筆記型用3D繪圖晶片,同樣的ATI、Micron的動作就更小,至於VIA也同樣沒有此方面的太多動作。



很明顯的,Intel的晶片組只會支援自家的CPU,而SiS則是Intel與AMD都加以支援,甚至支援Socket 370的VIA C3(精英的DeskNote即是如此),算是最廣泛支援的業者,至於ALi,已少筆記型電腦業者採用該公司的晶片組,主要是Transmeta的Crusoe晶片已內建北橋晶片(North Bridge;NB),但仍需要相當省電的南橋晶片(South Bridge;SB)相搭配才行,而ALi的南橋晶片最符合其省電要求,因此ALi僅能算是0.5家筆記型晶片組業者,雖然該公司也有完整的筆記型用晶片組產品,但採用的業者並不多。




表二 主要筆記型電腦晶片組廠商產品





































































廠商



產品型號



支援平台與規格



Intel



i845MP/i840MZ



Pentium 4



Intel



i830MG/i830MP



Pentium III



Intel



i815EM



Pentium III



SiS



SiS630S/SiS630ST



Pentium III/Celeron(Socket 370)



SiS



SiS740/SiS730S



Athlon XP(Socket 462)



SiS



SiS648/SiS645DX/SiS645



Pentium 4/Celeron(Socket 423/478)



SiS



SiS M650



Pentium 4/Celeron(Socket 478)



Ali



M1647



Athlon/K7(MobileMAGiK 1)



Ali



M1651T



Pentium III-M(ALLADiN-Pro 5T)



Ali



M1671



Pentium 4(ALLADiN-P4)



Ali



M1687



Opteron



Ali



M1681



Pentium 4





《圖五 與Intel Mobile Pentium 4相搭配的Intel 82845MP晶片組〈資料來源:Intel網站〉》


往未來看,CPU與Chipset合一的設計將日益明顯,一方面可以節省封裝花費、筆記型電腦業者在空間設計上將更為容易,另一方面愈完整、一致的電路設計有助於省電與散熱,因此Cyrix MediaGX、Transmeta Crusoe、Intel Banias等完全無接腳相容包袱的整合設計,將會在未來日益盛行



Graphics繪圖晶片、Frame Buffer視訊記憶體


在數年前,筆記型用繪圖晶片的繪圖晶片市場還能見到S3、ATI相互較勁,以及Trident的低成本訴求策略,但在S3為VIA併購後已成為ATI一家獨大的局面,同時Trident也進展趨緩,後來雖有Nvidia積極介入(GeForce Go/Quadro Go系列),但短時間也難見成效,至於SiS、Matrox則一直未有對應筆記型市場的繪圖晶片。



ATI Mobility Radeon是現今最普及的筆記型電腦用繪圖晶片,幾乎所有大廠的高階筆記型電腦都採用Mobility Radeon 7500,視訊記憶體更是達16MB、32MB之多,特殊機種也可達64MB,已經與一般桌上型電腦並駕齊驅,僅次於專業繪圖工作站(Workstation)。



除ATI Mobility Radeon外,許多筆記型電腦業者於中低階機種上採用整合型晶片組內建的繪圖功能,例如使用Intel 82830MG(i830MG),整合型晶片組也多半採取UMA(Unified Memory Architecture)的視訊記憶體架構,即是切割部分的系統主記憶體空間充當繪圖功能的視訊記憶體之用,i830MG在系統主記憶體於128MB以下時,最大可切割32MB的視訊記憶體,而在主記憶體大於256MB,則最大可切割到48MB記憶體,因此從容量角度看,整合型晶片組的視訊記憶體容量並不輸給獨立封裝、運作的繪圖晶片,但效能肯定落於獨立封裝記憶體,理由是視訊資料存取將與系統其他I/O存取共搶頻寬,這是採行UMA架構所不可避免的弱處。



此外,以往Trident、S3等業者提倡將繪圖晶片與視訊記體共同封裝的作法,在視訊記憶體容量因AGP規格而急速膨脹後也漸不可行,共同封裝適合於2.5MB~4MB的視訊記憶體,與今日動輒8MB、16MB的規格格格不入,未來除非半導體技術有更大幅度的突破,否則共同封裝短時間不易再現。



另外,在AGP 3.0規格出爐後,開始出現AGP 8X與64-bit AGP等新傳輸模式與接腳規格,而無論AGP 8X還是64-bit AGP都是針對桌上型電腦、工作站而設,短時間也不會有筆記型電腦採用,即便有也是高階機種(近年來都標榜成行動工作站,即Mobile Workstation),且會以AGP 8X,64-bit AGP的未知數高於AGP 8X,預計將更晚適用於筆記型。



Memory系統主記憶體


全球DRAM記憶體市場掌握在數家大廠之手,這些大廠分別是Micron(美光)、Samsung(三星)、Infineon(英飛凌)、Hyundai(Hynix現代)以及NEC(恩益禧),至少有60~80%的全球市場佔有率。



在規格上,桌上型電腦的記憶體由原有PC100(100MHz x1)、PC133(133MHz x1)的SDR SDRAM換成PC2100(133MHz x2)、PC2700(166MHz x2)的DDR SDRAM,記憶體模組也由168pin DIMM轉換成184pin DIMM,同樣對應到對筆記型陣營,以往SDR SDRAM為144pin SO-DIMM,如今DDR SDRAM則為200pin SO-DIMM規格。另外有些業者往更高速的PC150(150MHz x1)、PC3200(200MHz x2)發展,但都未成為主流。



目前尚有許多筆記型電腦仍在採用SDR SDRAM記憶體,部分頂級機種已經開始採用DDR SDRAM記憶體,且設計上大多為一至兩個SO-DIMM插槽,總容量從192MB至1GB不等,少數機種可達2GB的擴充容量。不過,對筆記型電腦而言,SDR SDRAM轉移至DDR SDRAM的速度將會較桌上型緩,理由在於「省電」,DDR SDRAM必然比SDR SDRAM耗電,為了維持外出的電池時效,筆記型電腦業者必須克服此方面的設計問題,才有可能順利採用DDR SDRAM。



結論


筆記型電腦內的主要晶片組件,除CPU、Chipsets、Graphics、Memory外,也有其他大大小小不等的晶片,如LCD驅動晶片、音效CODEC晶片、電源管理晶片、PCMCIA/Cardbus控制器、BIOS快閃記憶體等。另外在特殊功能訴求上還會有TV-Output(視訊輸出)晶片、IEEE 802.11b或Bluetooth(藍芽)無線晶片與模組,甚至是IEEE 1394a外接埠,不過這些都過於支微細節,本文大體上僅針對關鍵零組件進行討論。



從種種角度看,可以發現未來的CPU、Chipsets將會持續整合及演變,其幅度會大於Graphics與Memory,現在的Transmeta Crusoe晶片,以及未來Intel Banias晶片、AMD Opteron(研發代號ClawHammer)晶片,都會採行CPU與北橋晶片整合的設計,部分甚至會將VGA整合於內,也唯有如此整合設計才能使晶片面積更小、更省電,創造出更輕薄易攜、長時間外用的筆記型電腦,同樣的Tablet PC也等同於超薄筆記型電腦,一樣依賴筆記型電腦所用的各類組件。



此外,筆記型電腦用的週邊零組件也逐漸受用於部分桌上型電腦及伺服器,這將有助於零組件的產量增加、價格降低,這些週邊組件包括筆記型電腦用的超薄型軟碟、超薄型光碟、MiniPCI介面模組等,而適用的系統如外型嬌小的BookSize PC/Slim PC(桌上型電腦),或如超薄片狀伺服器Blade Server(刀鋒型伺服器),刀鋒甚至要使用筆記型電腦用的2.5英吋硬碟,或者BookSize PC也會內建如筆記型電腦才有的PCMCI/Cardbus介面、以及各類記憶體讀卡控制器(如Sony Memory Stick),這些都是零組件發展更趨一致的趨勢。



相關文章
揮別製程物理極限 半導體異質整合的創新與機遇
滿足你對生成式AI算力的最高需求
使用 P4 與 Vivado工具簡化資料封包處理設計
AI助攻晶片製造
Intel OpenVINO 2023.0初體驗—如何快速在Google Colab運行人臉偵測
相關討論
  相關新聞
» 凌華科技推出具備物聯網連接功能的掌上型無風扇迷你電腦 EMP-100系列
» 半導體業界持續革命性創新 有助於實現兆級電晶體時代微縮需求
» 宸曜科技與自駕平台開發的知名品牌Tier IV合作
» 宜鼎三大記憶體與儲存解決方案榮膺2025台灣精品獎, 助力AI加速與高效運算、兼具永續價值
» AMD攜手合作夥伴擴展AI解決方案 全方位強化AI策略布局


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3  v3.20.2048.3.145.80.247
地址:台北數位產業園區(digiBlock Taipei) 103台北市大同區承德路三段287-2號A棟204室
電話 (02)2585-5526 #0 轉接至總機 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw