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2002年主机板主流架构探讨   【作者： 歐敏銓】2002年01月05日 星期六

浏览人次：【4130】 2001年真可说是寒风飕飕、大家勒紧裤带过日子的辛苦年。不过这波由网路泡沫化所引爆的经济衰退，经过一年多来的过高库存出清，看来总算触底反弹，对于这个新的一年，不论业者或分析师的看法一致认为只好不坏。 所罗门美邦全球半导体产业首席分析师乔瑟夫（Jonathan Joseph）即指出，半导体产业已进入复苏期，这波产业复苏可望拉长到12个月至36个月；美林证券则预估亚太区半导体产业去(2001)年与今(2002)年的营收成长率将分别为8.5%与21%，复苏速度将快于全球半导体产业；另外，摩根士丹利证券也预估，到了2003年时全球半导体产业营收成长率可望快速回升至20%至25%。 半导体产业无疑是今日世界经济的龙头产业，其市场表现对于全球经济而言是牵一松而动全身。台湾身居此产业的关键角色，自然和它的波动声息相契。在资策会市场情报中心（MIC）去年12月11日所发表的2001年整体资讯硬件产值年度报告中，MIC表示，今年整体产值衰退9.2%，而2002年预估景气将逐渐转好，整体产值将增长11%，达607亿美金。 在半导体的各项应用中，台湾长久以来一直在PC生产制造上无人能出其右，本期所探讨的主机板更是PC的精髓所在。其实在去年3、4季景气仍普遍不佳时，国内主机板业者的出货就已在持续提升，这自然也带动了庞大的相关零组件销售成长。 MIC即预估台湾主机板业今年产量将达8529万4千片，较去年成长5.9％，产值则成长3.5％。而探究主机板市场成长的驱动力，业者普遍认为几项新架构，尤其是Intel的Pentium 4、DDR记忆体及微软XP作业系统的彼此呼应，将会刺激消费者换机的需求。以下我们将一探2002年主机板上关键组件的重要规格与市场趋势。 《图三 扬智产品总监戴宏展》

CPU挑战0.13微米制程

在主机板的处理器战场上，Intel与AMD的技术之争仍然打得火热。 Intel的P4与AMD的Athlon XP皆已进入0.18微米铜制程量产阶段，而双方也都预告在今年一月会将制程再推进到0.13微米的更高阶段。

Intel预计在1月7日发表以0.13微米制程生产的P4处理器，除了晶片面积大幅缩小外、耗电量也降低外，前端汇流排的传输速度也将由现行的400MHz再提升到533MHz。 Intel表示，这项里程埤将为Pentium 4系列的运行速度在今年年底达到3GHz打下坚实的基础。相对于此，法人的消息指出，AMD原定在一月进入0.13微米量产的时间可能延后，由于0.13微米制程是双方下一世代产品在竞争成本优势上的关键，AMD应会尽快克服量产的瓶颈。

另外，在处理器的时脉上，Intel的P4在今年的主力产品将达2.0GHz，且仍不断向上冲，由于一直以来客户已形成时脉等于效能的观念，所以高时脉的处理器往往占有数字上的竞争优势，这也让时脉提升较慢的AMD在产品命名上改采型号(Model)标法，如(表二)，虽然这种标法很容易造成使用者的混淆，不过，AMD此举也算是不得已的。但处理器发展至今，时脉与效能已非同义词，在一些玩家网站的测试报告中也显示，加入了SSE(AMD 称3D Now! Pro)指令集的Athlon XP，在效能表现上其实并不下于P4。

P4缺货，Athlon抢进

至于通路卖场上，P4正为市场打下一剂强心针，甚至在2001年第四季形成缺货的现象。目前Intel 1.5GHz、1.6GHz P4处理器的缺货，使得多家主机板业者出货不顺，压抑到第四季营收成长幅度。而在这新旧架构与新旧世代（PIII、P4）的交替形成缺货的空窗期，AMD Athlon XP新处理器正好趁势切入，多家主机板业者改采Athlon XP作为替代方案，使得在台湾销售逐月成长，成为最大受惠者。

通路业者表示，缺货主要是因Intel计画以新架构(Socket 478)的P4处理器取代旧架构(Socket 423)P4，为加速产品改朝换代，刻意控制新架构P4供给量。但估计到去年底旧架构P4可望出清完毕，待Intel在1月调降P4价格后，P4 1.7GHz将在今年第一季成为主流机种，至于P4 2GHz则可望在下半年成为主流产品。

晶片组两大趋势此消彼长

PC处理器的市场极为单纯，除了威盛仍积极切入外，这个高门槛市场两强分立的态势相当稳固。至于主机板的灵魂 － 晶片组的市场，就显得热闹许多。

晶片组发展的两大议题，一是记忆体架构，一是独立型与整合型之争；前者由DDR做为主流架构的趋势已经明朗，而将绘图功能整合到北桥中也成为一大趋势，这也迫使NVIDIA与ATi两大绘图晶片、绘图卡厂商不得不跨入四大晶片组厂商（Intel、矽统、威盛、扬智）耕耘已久、地盘相当稳固的晶片组市场。

DDR主流地位确立

自Intel在去年9月11日宣布推出支援PC133 SDRAM的845晶片组，并接着在12月17日开始对厂商供应支援DDR SDRAM的新款晶片组后，DDR SDRAM成为主流架构的地位再无疑义。在这之前，Intel一直坚持拥护Rambus公司的RDRAM，有意将它力拱为PC记忆体的新标准，但RDRAM的高成本以及量产的延误都让记忆体及PC制造商难以忍受。

由于采用RDRAM的生产架构必须大幅更动，而且在同样制程下，RDRAM之Die Size 比SDRAM大了约10%~15%，良率相对较难掌握，因此晶圆生产之成本相对为高；在封装方面则必须采用μBGA的封装方式，成本约TSOP的2倍；而在测试方面，由于RDRAM震荡频率较高，还得采用较先进之测试机台。这种种原因都让RDRAM的成本居高不下，而Intel这一错误的决定，也让AMD及威盛趁机而起，因支援SDRAM而加速扩大了市场占有率。

目前除了Intel的脚步仍是最慢外(表二)，威盛、矽统、扬智早在去年年中即陆续发表支援DDR266及DDR333的产品(图一)(图二)。其中扬智对于DDR的用心极深，不论整合、独立、桌上、NB、AMD、Intel…等规格DDR晶片组都已发展完备，效能表现上也受到主机板厂商的肯定，扬智产品总监戴宏展即表示，ALi这一波产品的价格/效能很有竞争力，再加上省电与轻薄短小等特色，其应用的领域也不会只限制在PC，也会推广到广泛的行动设备上。

《图一 硅统DDR266/333芯片组SiS645/SiS961架构图》

另外，矽统技术行销经理李志村则表示，过去推DDR200的经验很辛苦，但现在的情况已大有改变。李志村指出，虽然相较于DDR266的最高传输频宽2.12GB/s，最高2.7GB/s 的DDR333更能将P4处理器的系统效能发挥到极致，技术也已成熟，但他相信基于策略性的考量，今年厂商力拱的主流仍会是DDR266，至于DDR333或未来的DDR400应会锁定高阶的市场，他预估今年下半年DDR333能有三成的市场就很不错了。

整合型与独立型晶片组各有所需

至于独立型与整合型晶片组，由于各具特色，分别适合于组装与品牌电脑两大市场。在2001年年初时，独立型晶片组与整合晶片组比例约为6：4，其中Intel和矽统分占有70%及20%的市场，至于威盛和扬智则分别约5%；至于独立型晶片组中，威盛可说是一家独大，市占率约在7到8成间，Intel约为2成5，扬智不足1成。不过在去年当中，各家对自己较弱的一环皆着力开拓，实际的市场成绩则待研究单位公布。

值得注意的是，根据Mercury Research的调查报告，三年前整合绘图的晶片组只占PC绘图市场的5%，在2001年第二季结束时，已经占了50%了。这除了突显此一市场的重要性外，也让NVIDIA与ATi两大绘图厂商不敢掉以轻心，为了不自限于高阶的PC市场，他们也积极投入整合晶片组的市场之中。NVIDIA已发表为AMD/Du​​ron所设计，整合了绘图与音效功能的nForce晶片组，除了微星、技嘉已推出相关产品外，升技也已采用；ATi则表示，其A3晶片组已获得四家ODM厂采用，相关产品预计会在2002年第二季开始量产。

若就整合型P4晶片组产品推动速度来看，威盛P4M266与矽统的650脚步最快，11月起已开始量产，下游客户的板卡产品也进入验证生产阶段。反观Intel方面则落后约两季时间，内建绘图核心的845G晶片组，预定2002年第二季才会登场。在市场的压力下，Intel日前表示其整合型晶片组上市速度可望提前一个月，将在2002年5月开始量产。

主机板功能新样貌

除了基本的CPU、晶片组及记忆体的提升外，今年将引领风骚的主机板还会有什么功能模样呢？我们可以从Intel不久前在Comdex Show发表的新一代主机板设计标准 － Hannacroix中，见到一个端倪。

这次在Hannacroix主机板上，整合了许多Intel认为新一代PC所应具备的功能，其中包括Serial ATA连接、六声道音频以及802.11b和蓝芽等无线技术标准；仅管尽管微软Windows XP中仍未正式支援USB 2.0，Intel仍决定在Hannacroix上同时支援USB 2.0和IEEE 1394a(Firewire)两种连接数位相机、MP3播放器等设备的介面标准。对于Intel所勾勒出的这一个蓝图，宣布支援并已推出产品的晶片设计厂商已有不少(表三)。

USB vs. 1394

从表三中可以看出，晶片厂商集中开发的功能是USB 2.0，而这也是Intel目前最著力推动的一项标准。去年秋季英特尔科技论坛中，该公司即提出2002年将是USB 2.0关键年，希望努力推广UBS2.0被市场接受，成为市场的成熟规格。

USB 2.0规格这次一举将电脑连线速度提升了40倍，从USB 1.0的12 Mbps提升到480 Mbps，进而超过了对手IEEE 1394a的400Mbps。但两者的速度之争并未结束，由苹果电脑所主导推动的下一代IEEE 1394b新规格也已出炉，1394b的传输速度可达800Mbps，将再度领先USB 2.0，而未来在利用光纤技术下， 1394b更可让速度高达3.2GB。此外，一些厂商正尝试开发无线上网版本，让电脑可利用IEEE 1394规格，透过802.11这一类无线网路传送资料。连结埠的速度发展请参考(表四)。

就Cahners In-stat估计，2000年配置有FireWire的电脑与消费性电子产品出货量就高达3500万台，预计到2005年更可增加至2亿台。而因数位摄影机的热门助长了FireWire的成长率，In-Stat认为FireWire与802.11a传输的结合更可让需求大增。基于市场的考量，在去年十月推出的Windows XP作业系统中即优先支援了IEEE 1394a，而对USB2.0的支援，微软预计在今年推出的更新版中才会加入。

由于USB 1.1在PC配备上的普遍性，以Intel的全力站台加上USB 2.0的向下相容性，USB 2.0的后势仍然看涨。 Intel强调其合作厂商将在明年广泛推广建置USB 2.0，此规格将于明年真正普及广为市场采用，并且指出，现在消费者已经可以采购到此类周边搭配产品，包括爱普生新款扫描器同时支援USB2.0、IEEE1394规格，台湾也有扬智、威盛、宏碁、华硕、仁宝等大厂提供晶片组、周边等相关产品。

矽统李志村指出，两项技术在使用方向上仍有区隔，USB是在PC连结周边上使用，而IEEE1394则多用于消费性电子产品，因此，两种规格将并存于不同的应用市场上，也就是说未来FireWire可能在储存装置、扫描器、摄影机和消费电子产品居领先地位，而滑鼠、键盘等其他周边装置则会是USB的天下。而依国情也有不同，在台湾或美国市场，USB是PC的基本配备，但在日本，1394反而是必备的标准规格。

ATA vs SCSI

由于PC、家庭网路和消费性电子设备应用到愈来愈大量的资料和娱乐内容，资料传输介面也被要求提升。在这领域则是ATA对SCSI的战场，两者的主力市场分别为PC与商用伺服器，但都积极朝对方的市场拓展。为了突破传输速度的瓶颈，目前两者都朝序列连接（serial connections）的方向来发展，并分别制定了Serial ATA与Serial SCSI标准。

在Serial ATA方面，除了可望将传输速度达到每秒1.5Gb，几乎是现行ATA 100每秒800Mb传输率的两倍外，并且支援多重磁碟机系统。另外，由于Serial ATA具备hot-plug能力，因此，能简化新一代ATA设备的使用，例如：汽车电脑和音响等。其未来功能还包括强化的命令伫列（command queuing）等，将能在正确的时刻快速地为使用者提供正确的资料。由于Serial ATA采用超简易且更小的电缆，功率需求低，将应用在PC、行动和消费性电子各领域的更小设备上。

至于Serial SCSI方面，目前「序列连接SCSI工作小组」（Serial Attached SCSI Working Group）希望在2004年时能够看到支援该技术的产品。虽然该组织尚未发表新标准的传输速度，不过就Serial ATA的经验来看，其效能应该会有重大的突破。

3GIO vs. HyperTransport

另外，在汇流排的技术上，多年来PCI一直是掌管电脑内资料传送的主流技术标准，但为达到更高效能的连结，由CPU两大厂所主导的新规格，预料将再展开一场主流标准的争夺战。

由Intel所推动的「第三代输入/输出」（third-generation input/output）技术，目前多称为3GIO，此技术别称还包括：Arapahoe和序列PCI，日后可能以PCI 3.0称之，Intel相信此项技术将可延续十年，甚至更久。 3GIO的资料传输速度可望比最高速的PCI技术（PCI-X）快六倍之多 (32-wire的版本每秒可传输6.6GB)，进而能提升各种应用的执行效能。不过这项技术仍在发展阶段，Intel表示，3GIO的规格可望于2002年底完成定案，预计支援此规格相关产品在2003年下半年将顺利推出。

至于Intel的头号对手AMD也在去年2月发表用来连结中央处理器与电脑内部的其他晶片，例如网路晶片或PCI汇流排晶片的HyperTransport技术，。 AMD表示，HyperTransport技术初期可提供最高每秒6.4GB的资料传输速率。为推广此技术成为业界标准，AMD已设立HyperTransport Consortium，开始免费授权厂商使用此技术。虽然AMD并未将HyperTransport定位为3GIO 的竞争者，但由于两项技术的重叠性高，未来零组件制造商可能仍得面临选边靠拢的为难处境。

目前主导3GIO的PCI-SIG委员会有9个成员，包括：AMD、Broadcom、康柏电脑、惠普、IBM、英特尔、微软、Phoenix Technologies与德州仪器公司，HyperTransport技术组织则包括AMD、Nvidia、思科系统、升阳电脑、全美达和API ，以及新加盟的苹果电脑和PMC-Sierra。目前总计已有45家公司取得HyperTransport授权。

结论

台湾以主机板为核心所延伸的上、下游PC产业，历经近二十年的发展，早已形成庞大而完整坚实的生态体系，别人想打进来相当困难。耳濡目染下，论到PC组装的玩家实力，若台湾的高手认第二，怕没有别的国家敢称第一。因此主机板或PC可说是台湾人的骄傲，但随着技术的成熟和市场发展的呈现饱和，PC业者也正面临拓展市场的新挑战。

PC一直以来的最大瓶颈，就是局限于办公室或书房，一直打不进客厅这个家庭休闲的核心地。但拜Internet兴起之影响，资讯、通讯与消费性电子之间的界限愈来愈模糊，也就是说，三大市场的既存厂商与产品都面临重洗盘的可能性。以家用市场为例，未来会有愈来愈多家电产品具备连网功能（资讯家电；IA），而PC主机可望进驻客厅，除了处理数位视讯节目外，也充当各项设备的控制中心。

因此，除了上述既有的PC技术外，主机板及零件商将需更重视有线、无线的多样化连网能力，例如IEEE 802.11的无线区域网路技术、Bluetooth或HomeRF等等，以及具备不输电视、音响的视听品质能力。目前日本从影音家电的优势，已大举推出结合PC与家电的AV电脑，而台湾则可挟资讯生产的优越能力，往消费及通讯领域再打开一片市场新局。

（注：Pentium4-1.5G(478) vs. Athlon 1.0G--1.4G 测试报告：http://www.1bits.com/doc/200110/review17.shtml）