由于现今人们开始要求个人电脑提供除文书处理及运算的功能之外，对于更多的娱乐功能诉求和目前线上游戏（On-Line-Game）市场蓬勃发展的同时，绘图晶片的角色也愈形重要，因为绘图晶片协助CPU在影像处理的运算上更为有效。另外，资讯家电（Information Appliance）的概念不断的被提出，绘图晶片在强化数位影像的处理功能上，也愈来愈被强调。

据Mercury Research研究指出，随着全球经济逐渐迈向复苏，企业投资信心增加，延宕一年多的企业换机潮逐渐浮现，加上系统厂商逐渐藉由低价化与多媒体功能应用，切入消费/家庭用户市场，以及在WLAN连结技术的日益普及等因素带动下，2003年笔记型电脑绘图晶片出货量，将由去年10月份所预估之3712万颗上修至3948万颗，预期2004～2005年上半年将进入企业换机高峰，2004年笔记型电脑绘图晶片出货量将成长至5080万颗。

市场概况

由于近年来笔记型电脑的平均价格不断下滑（Average Selling Price；ASP），预期未来其占整体PC的比重将逐渐攀升，据IDC估计，于2003年将占有33％的PC市场并进一步指出2001年至2007年的年复合成长率（Compound Annual Growth Rate；CAGR）达13％，因此笔记型电脑用之PC晶片组产品应比桌上型电脑用PC晶片组产品更具发展潜力，所以目前许多原以桌上型电脑用PC晶片组为主的供应商，正积极地往笔记型电脑用PC晶片组产品布局。

然而进入笔记型电脑用PC晶片组市场并非毫无进入障碍，笔记型电脑用PC晶片组产品在设计上因涉及电源管理技术，所以其技术障碍相较于桌上型电脑用PC晶片组产品高，加上Intel在笔记型电脑用的CPU产品上，具有八成以上的市场占有率，这使得Intel自家的PC晶片组产品连带受惠，但却导致台湾以及其他未获Intel授权的PC晶片组供​​应商很难进入笔记型电脑市场发展。目前PC用绘图晶片厂商，若不是选择往高阶的绘图晶片发展，就是转向整合型PC晶片组领域来寻求成长，不过由于3D绘图技术门槛甚高，并非所有的绘图晶片厂商都有足够的技术能力。

《图一 2001～2007年全球PC出货量预估》

受惠于笔记型电脑的强劲成长力道影响下，据Mercury Research研究指出，随着全球经济逐渐迈向复苏，企业投资信心增加，延宕一年多的企业换机潮逐渐浮现，加上系统厂商逐渐藉由低价化与多媒体功能应用，切入消费/家庭用户市场，以及在WLAN连结技术的日益普及等因素的带动下，2003年笔记型电脑绘图晶片出货量，达3948万颗，相较于2002年成长43.4％，预期2004～2005年上半年将近入企业换机高峰，2004年笔记型电脑绘图晶片出货量将成长至5080万颗，估计笔记型电脑绘图晶片市场将持续成长，于2005年达到高峰，成长率将超越四成，其2002年至2008年的年复合成长率（Compound Annual Growth Rate；CAGR）达25％。

《图二 2002～2008年全球笔记本电脑绘图芯片出货量预估》

其中笔记型电脑独立绘图晶片于2003年成长15.5％，出货量达2214万颗；在笔记型电脑整合型绘图晶片组方面，其成长力道更是惊人，高达89.3％，出货量达1090万颗，若分析其主要成长因素分别为入门级和中阶的笔记型电脑逐渐朝向低价化趋势，由于对一般的PC使用者或企业用户而言，PC的主要功能在于文书处理而非多媒体或动画功能的应用，因此高阶绘图晶片在PC领域的主要目标市场应是家用市场或消费性市场以及专业工作室等需要执行电脑动画软体或对绘图功能需求较高的族群。而整合型绘图晶片组的目标市场应会落在企业用户身上，主要因素为目前绘图卡的诉求是3D绘图的效能表现，真正需要这种产品的应用主要是集中在游戏软体上。

对一般企业用户或个人文书处理用途而言，实在没有太大的必要性花费高达300美元以上的价钱来购置绘图卡。因此，整合型晶片组的出现，正好可以满足这些仅需要一些简单的绘图处理功能而不太玩3D游戏的企业用户的需求。

《图三 Q401～Q403全球笔记本电脑独立及整合型绘图芯片出货量》

据Mercury Research于2003年第四季的报告中指出，目前整体笔记型电脑绘图晶片市场占有率，其排名依序分别为ATI 56％、Intel 23％、Nvidia11％、SIS/XGI 5％、VIA5％ ，受惠于圣诞节出货旺季及Intel Centrino笔记型处理器强力行销助长下，各绘图晶片厂商的出货量于第四季均有所成长。

《图四 Q403笔记本电脑绘图芯片市场占有率》

《图五 Q401～Q403各绘图芯片厂商销售趋势》

值得注意的是，ATI由于在NB独立型绘图晶片技术首先导入Low-K制程，具备低耗电能、低发热量、高效能以及优异的2D、3D与高画质DVD解码播放能力的优势，所以获得众OEM厂商的喜爱，使其市场占有率高达73％；另一方面，在众多厂商纷纷角逐整合型绘图晶片组市场大饼之下，ATI自2002年第三季正式切入整合型绘图晶片组市场后，便获得众家OEM大厂的青睐并指定使用，如Dell、HP 、Gateway、Acer、ASUS、NEC、Sony、Fujitsu、Toshiba、Legend等，主要原因为ATI在产品/效能/价格比皆优于其他竞争对手，另外在产品上市时间（Time-to-Market）的掌控亦能配合各大ODM代工厂如广达及仁宝电脑的规划生产时程（Design Cycle），所以便能在2002年第四季一举超越Intel与VIA，夺得市场宝座​​。

《图六 Q401～Q403笔记本电脑独立绘图芯片市场占有率变化》

但Intel在2003年3月份推出以整体平台架构为主的Centrino技术产品，由于其并未对外授权，加上Intel本身强势的品牌及行销能力，其他晶片组供应商很难在新一代的笔记型电脑用PC晶片组产品上有所斩获。所以Intel仍具极大的竞争优势，这主要是因为其具有CPU产品规格之制定能力，且其同时也拥有使用「专利授权策略」，影响产业中其他供应商的能力，所以在2003年第三季之后，Intel 855GM&852GM晶片组受惠于Centrino处理器的市场连动效应影响之下，重新夺回笔记型整合绘图晶片组市场龙头的地位。

《图七 Q401～Q403各绘图芯片厂商笔记本电脑整合型绘图芯片组销售趋势》

技术发展现况与未来趋势

绘图晶片的功能在早期主要是以系统中文或是图形的视讯转换输出介面为主，在PC各元件中，其重要性并不明显，然而随着软体环境不断地复杂化，在各种绘图资料乃至于3D游戏大行其道的情况下，以CPU为主的运算元显然已经不敷庞大的资料运算需求，强调3D处理效能以分散CPU运算重担的绘图晶片，逐渐成为PC中除CPU外最重要且复杂的晶片。而纯以晶片的内部结构Gate Count数来看，复杂度甚至高于CPU。在未来的功能不断被强调的IA趋势上，绘图晶片在数位影像处理功能的角色，将有越来越吃重的角色。

当今绘图晶片的积体电路由镶嵌在近乎纯净的矽晶圆中之数百万只电晶体组成。最小的电晶体直径只有0.13微米，仅相当于人类头发直径的千分之一，其制作方法是

将数量受到严格控制的各种其他材料镶嵌在矽片上。

《图八 左图为典型CMOS晶体管图；右图则是用电子显微镜拍摄的实际晶体管图》

许多设计和制程上的问题以前就存在，但从0.13微米开始出现了以往所未曾遇见的问题，为了拥有更好的效能、更快的速度与更低成本，缩减线宽设计出更小的电晶体为一种方法。 0.18、0.13微米以下制程面临铜和low-K制程，因此转换制程世代并不容易，举例来说为了解决漏电（Leakage）问题，许多制程领先公司采用SOI

(Silicon On Insulator)、SiGe(Silicon Germanium)、High-k介电质和FinFET

电晶体，在这些技术有所突破的公司未来的产品选择将更为宽广，如Embedded DRAM、高效能通讯装置等。 ATI于2003年3月推出的MOBILITY RADEON 9600系列采用TSMC的0.13微米low-K的制程技术。该项技术采用铜导线，而不是0.15微米制程技术中使用的铝导线。由于铜的电阻比铝小，因此可以获得较高的运行速度，同时耗电量较低，导线较细，导线排列更紧密。该项技术还使用一种称为FSG（掺氟矽玻璃）的特殊绝缘材料，此种材料的电容比早期技术中使用的标准矽玻璃的电容低，从而提升电晶体的开关和时计速度，并减少耗电量和产生的热量。 ATI更于近期推出MOBILITY RADEON 9700系列则是TSMC 0.13微米low-K制程技术的增强版。该增强版使用一种称为「黑钻石」的新绝缘材料，其电容大大低于FSG。某一特定材料的电容由该材料的介电常数（k）决定，因此上述新绝缘材料通常称为low-k材料。低电容的效果十分显著，可在不增加耗电量或热量的情况下将VPU的时计速度提升15％。在大多数要求严格的应用中，使用low-k材料可使MOBILITY RADEON 9700系列的时计速度比以前的系列最多提升30％。

90奈米制程将继续面临材料和技术的挑战，包括光罩制作、布局和验证。 90奈米光罩成本高昂不说，其光学制程上更必须要求零缺陷，精准度也必须大大提高以应付晶圆厂量产。更简单说，90奈米和65奈米必须要有全新的布局和验证工具。

结论

绘图晶片设计产业未来几年将因深次微米制程技术精进，以及系统层次设计工具需求，半导体界不断转向0.15微米线宽、0.13微米甚至以下的设计领域，此趋势将是影响新设计工具的主因，由于新产品的需求将带动新设计方法，并带给IC设计产业新的契机。各厂商要维持长久的成长，必须投入新技术的研发与运用，使新产品不只仅限于少数使用者，而更能扩及整个主流设计圈。如果IC设计厂商能够和EDA厂商及晶圆代工厂商做更密切的配合，例如与EDA厂商共同发展及改善设计环境与设计流程，以缩短产品上市时间并且加强先进技术研发，进而增强IC设计能力，如此一来势必造成彼此双赢的局面。

在整合型绘图晶片组产品方面，由于该产品受惠于整体PC架构技术层次的提升，新一代的整合型晶片出货比重也不断地向上攀升，预期未来掌握绘图技术的PC晶片组供​​应商，将会有较大的发挥空间。各厂商应积极提升本身在晶片整合方面的能力，例如：绘图核心、CPU技术等。毕竟，PC的发展已经越来越成熟，而技术驱动力对市场的影响也越来越薄弱。未来，能够提供更低成本的产品解决方案或是开创新的利基市场之厂商才有能力继续在市场竞争中占有一席之地。 （作者为ATI台湾分公司行销经理）