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在数字内容的浪潮之下,单是具备文字处理、上网或浏览网页功能的个人计算机,已不能满足消费者的需求,必须将个人计算机与传统家电的功能相结合,再加上宽带与无线网络,才能使消费者感受到前所未有的数字娱乐体验。在此娱乐化的趋势之下,消费者期望能拥有兼具多种娱乐功能的个人计算机,以下载与播放电影、音乐,甚至是录制电视节目等。为了因应大量多媒体影音内容传输需求,除了既有宽带基础建设布署快马加鞭外,也进而催生了USB2.0与IEEE1394等高速传输接口技术。
这些高速传输接口技术除了强调高传输速度外,更注重消费者需易于安装与使用具备此种接口的产品。而在个人计算机逐渐走向家庭娱乐平台的趋势下,与之链接的众多消费性电子产品内建此种如:USB2.0与IEEE1394等高速传输接口的比例亦逐年上升,以迎合传送数据、影像,甚至是动态多媒体等大量数据的趋势。因此未来高速传输接口的应用除计算机相关产品外,在消费性电子产品的出货量亦逐年增加,成为高速传输接口的重要应用之一。
本文将就个人计算机娱乐化的趋势,针对IEEE1394与USB的发展与应用现况做介绍,并分析比较两者优劣势、竞争互补关系,以及未来可能的发展趋势。
《图一 全球USB市场规模与预测》 |
<数据源:In-Stat,2004/04;工研院IEK,2005/01>
USB2.0与IEEE1394在个人计算机娱乐化趋势下的发展与应用现况
@内文USB (Universal Serial Bus;通用串行总线)主要是用来连接计算机与外围装置之间的总线,其即插即用(Plug and Play)的功能,使其不须经过繁复的安装程序便可任意将外围装置链接、配置、使用及移除。而由于USB的弹性与容易使用,使得支持USB的外围装置包括鼠标、键盘、喇叭、调制解调器、扫描机等各种不同的产品逐年增加,时至今日,USB接口已成为自COM port(串行端口)以后,计算机上最成功的外围连接接口。
早期的USB1.x指的是传输速度为1.5Mbps的USB1.0或是传输速度为12Mbps的USB1.1,主要采主从架构(Master/Slave),应用于计算机及其外围产品之静态数据传输,不过在传输影像等大量数据时,则显得不足。为了解决USB1.x传输速度过慢的问题,USB-IF(USB Implementer Fourm)提出 USB2.0,将最大传输速度一举提升至480 Mbps,并完全向下兼容USB1.x;此外,透过USB2.0集线器可同时连接127个设备。现今市面上几乎所有的新计算机皆配备USB2.0之端口。
至于IEEE1394,另称i.LINK或Firewire;是由Apple计算机于1986年针对高速传输所发展的一项传输接口,并于1990年间获得电机电子工程师协会(IEEE)认可成为正式新标准。IEEE1394 亦提供即插即用的功能,并具有保证带宽的传输模式(QoS)。现今市面上IEEE1394共有两个版本,2000年推出的IEEE1394a主要意在加强终端设备间的互动能力,传输媒介以缆线为主,具备即插即用、点对点、异步传输、等时传输四大功能特色,且最高传输速率/距离可达400Mbps/4.5m水平;不过在传输速率更高的USB2.0(480Mbps)兴起后,IEEE1394a逐渐在PC 外围应用领域遭到边缘化,并促使IEEE 组织进一步于2002年制定出IEEE1394b 规格, 不仅传输媒介增加(铜缆线、塑料光纤、玻璃光纤、CAT-5 无护层双绞线),传输速度/距离也大幅提升,达到800Mbps/100m。参考(表一)。
(表一) IEEE1394b与USB2.0的规格与比较
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IEEE1394b |
USB2.0 |
制定日期 |
2002年12月14日 |
2000年4月27日 |
标准组织 |
IEEE |
USB-IF |
传输速度 |
800Mbps |
480Mbps |
传输距离 |
100公尺 |
5公尺 |
连接设备数 |
63(无bridge) |
127 |
QoS支持 |
有 |
无 |
连接架构 |
点对点 |
主从式 |
热插入 |
支持 |
支持 |
主导/参与厂商 |
Apple、SONY、TI |
Compaq、Intel、Microsoft、NEC、HP、Philips |
芯片供货商 |
TI |
NEC、Cypress、Philips、VIA、SiS...等 |
<数据源:工研院IEK,2005/01>
而在全球市场规模方面,如(图一)所示,预估USB的产品出货量将从2003年的4亿9000万套成长至2008年的11亿3000万套,年复合成长率为18.1%。至于IEEE1394的市场规模则如(图二),从2003年的7100万套成长至2008年的19000万套,年复合成长率为22.2%。
《图二 全球IEEE1394市场规模与预测》 |
<数据源:In-Stat,2004/06;工研院IEK,2005/01>
应用趋势
如就应用类型区分,在USB的市场应用方面,主要分为计算机相关、消费性电子与通讯三大类,目前最大应用市场为计算机相关产品。如(图三)所示,估计 2005年时,USB在计算机相关的应用比重占整体应用的70.2%,而在消费性电子产品与通讯产品的应用则分占19.8%与10.0%。在计算机相关领域中,由于计算机产业的微利趋势,免授权费的USB接口相较于IEEE1394接口可说是占尽优势。而在USB2.0推出后,达480Mbps 的传输速度已能符合目前计算机与外围传输之需求,在成本优势与合理效能下,目前已是计算机相关外围的主流规格。
在消费性电子产品方面,USB以应用在非实时性的静态影像或文件传输为主,如:数字相机、MP3 Player等产品,消费者可利用USB接口将数字相机所摄取的数字影像传至计算机上储存或打印,或是透过PC将音乐档案下载至MP3 Player。至于在通讯方面的应用,包含了外接式的电缆调制解调器(Cable Modem)、DSL调制解调器与Router等,未来在USB的应用中所占的比重将逐年升高。
《图三 全球USB产品应用比重》 |
<数据源:In-Stat,2004/04;工研院IEK,2005/01>
至于在IEEE1394的应用方面,主要以计算机相关与消费性电子产品为主。估计 2005年时,1394在计算机相关的应用上占1394整体应用的54.0%,而在消费性电子产品的应用则占了46.0%。在计算机相关产品方面,由于USB 2.0的推出,使得1394在计算机相关应用上原先所具有的高速传输优势受到威胁,预计至2008年,其比重占整体应用将下降到38.7%。而在消费性电子产品方面,目前应用量最大的产品是电视游乐器与数字摄影机,而未来在数字影音家电如:数字电视与DVD录像机等相继出现,影音多媒体需求增加、家庭网络概念成形下,到了2008年,消费性电子产品将以高达60.9%的比重,成为1394最大的应用市场。如(图四)。
《图四 全球IEEE1394产品应用比重》 |
<数据源:In-Stat,2004/06;工研院IEK,2005/01>
USB2.0与IEEE1394两者之间的竞争与互补
由于USB2.0与IEEE1394皆为常见的高速传输接口,因此常被相提并论。USB2.0的最大传输速度可达480 Mbps,可完全向下兼容USB1.x,成本低廉且已在计算机相关领域建立高渗透率,相当适合于不需实时性高速传输的个人计算机与外围产品。至于IEEE1394最大特点就是它优异的传输速度,IEEE 1394.b的传输速率更达800Mbps;提供点对点传输,使得内建IEEE 1394接口的外围,相互之间不需经过计算机即可传输数据及控制的工作,支持等时性(Isochronous)传输,可应用在视频及声频之实时数据传输上,相当适合消费电子产品。由于USB2.0与IEEE1394的特性不尽相同,可说是在不同领域各有所长,因此两者并非全处于竞争局面。
整体而言,USB主要是以计算机相关应用为主流,用来传送非实时性的静态影像或档案。至于IEEE1394目前以计算机相关与消费性电子应用并重,未来消费性电子产品将成为IEEE1394的产品主力,主要是用来传送实时性的动态影音多媒体。在娱乐化的趋势之下,计算机将与消费性电子产品做紧密的结合,成为兼具多种娱乐功能的个人计算机,传输接口将不仅仅只是用来传送非实时性的静态影像或档案,更会作为传送实时性的动态影音多媒体,IEEE1394具有等时传输功能,并提供影音多媒体的服务质量保证,因此在需要动态影音传送的消费性电子产品上占有优势,至于无需实时性的 静态影像或档案,则可利用USB2.0传送。因此,USB2.0与IEEE1394目前在消费性电子产品上的应用可说是各有所长,彼此互补。
不过,USB阵营为了弥补USB2.0在点对点传输上的不足,继USB2.0之后提出了USB On-The-Go标准,将目标锁定在移动装置于PDA、Mobile Phones与Digitial Music Players等,不再是主从架构,不需透过PC中央控制,具备较小的传输接口,更省电,适合移动性装置。USB On-The-Go虽然补USB2.0在与IEEE1394竞争上之不足,但其传输速度却仅停留在USB1.x的11 Mbps,因此是否会受到消费者青睐,未来仍有待考验。
至于IEEE1394则继续在计算机相关应用上努力,在2003年3月开始发展的1394c规格,最大特色在于使用Gigabit Ethernet 物理层技术,因而可透过CAT-5 缆线同时传送1394 与Ethernet 讯号,将现在十分普及的以太网络与1394相结合,允许高速的IP讯号与串流AV信号在相同的传输媒介上传送,将有利于1394在计算机相关应用上的成长。
相关芯片厂商策略现况
在USB方面,基于USB1.x在计算机外设产品上已建立的应用基础,使得USB2.0可直接切入对带宽需求较高的原有USB1.x系列产品,如扫描机、计算机相机(PC Camera)、外接储存媒体、卡片阅读机等产品,目前国内厂商已有不少厂商切入USB2.0相关芯片,大多以整合USB2.0收发器的整合型芯片为主,而创惟及世纪民生等厂商亦有独立式USB2.0收发器之产品推出,整体而言,如(表二)所示,国内厂商之USB2.0产品集中于计算机外设相关芯片,未来除深耕计算机外设产品之外,另外可切入消费性应用产品如数字相机、数字摄影机、数字音乐播放器等产品,充分运用USB2.0的带宽优势开发新应用以增加自身产品线的广度,从而获取最大利润。
(表二) 国内USB2.0相关芯片供货商
产品应用领域 |
国内厂商 |
芯片组 |
威盛、硅统 |
主控制器 |
威盛、扬智 |
集线器 |
巨盛 |
扫描机 |
创惟、扬智 |
卡片阅读机 |
创惟、太和、巨盛 |
计算机相机 |
扬智 |
USB随身碟 |
创惟、旺玖 |
ATA/ATAPI Bridge |
创惟、巨盛、扬智、世纪民生、旺玖 |
Host to Host |
扬智、旺玖 |
收发器 |
创惟、世纪民生 |
<数据源:工研院IEK,2004/04>
至于IEEE1394芯片方面,比较国内外的芯片供货商,如(表三),可发现国内仍以计算机相关应用为主,鉴于计算机外设领域遭USB2.0 边缘化的现象,使国内厂商面临了不小的隐忧。相较之下, 如(表四)、(表五),国外厂商则相对在消费性电子领域具备长足的优势,且值得注意的是,目前在1394b PHY(物理层)的芯片部份只有TI 拥有完整技术,具备相当的独占地位,由于PHY 芯片技术牵涉到较艰深的模拟/混合讯号技术, 而这也是目前国内厂商较弱而有待加强的一环。
(表三) 国内IEEE1394 相关芯片供货商
产品应用领域 |
国内厂商 |
芯片组 |
威盛、硅统 |
主控制器 |
威盛、扬智 |
Bridge |
创惟、旺玖 |
PHY |
瑞昱 |
<数据源:工研院IEK,2004/09>
(表四) 国外IEEE1394 相关芯片供货商
产品应用领域 |
1394a |
1394b |
芯片组 |
Fujitsu、TI |
TI |
主控制器 |
Agere、Fujitsu 、 NEC、 Philips 、 Wipro |
Agere(IP)、TI 、 Wipro (IP) |
Bridge |
Initio、Oxford |
Initio、Oxford |
PHY |
Agere、Philips 、 Wipro |
TI 、 Wipro (IP) |
<数据源:工研院IEK,2004/09>
(表五) 国外IEEE1394 供货商相关芯片市场应用
厂商 |
市场应用 |
Agere |
计算机、计算机外设 |
Fujitsu |
消费性电子、笔记本电脑、计算机外设 |
Initio |
计算机外设 |
NEC |
计算机、消费性电子 |
Oxford Semiconductor |
计算机外设 |
Philips(飞利浦) |
消费性电子 |
Texas Instruments |
计算机、计算机外设、消费性电子 |
Wipro |
计算机、计算机外设 |
<数据源:工研院IEK,2004/09>
结论与建议
计算机相关应用向来是高速传输接口的主要应用,随着个人计算机迈向娱乐化,消费性电子产品与计算机之间的连接成为高速传输接口的重要应用,高速传输接口在消费性电子产品上的出货量逐年增加。就高速传输接口USB2.0与IEEE1394而言,USB2.0在计算机相关应用上占有优势,至于在消费性电子产品的传输应用上,则偏重非实时性的静态影像或档案;至于IEEE1394虽然在计算机相关应用上失利,但其所具有的点对点与QoS等技术特性,极适于传送动态影音多媒体,这是目前USB2.0所无法替代的,未来在娱乐化趋势下,消费性电子产品出货量增加,也替IEEE1394带来发展新契机。
对于USB芯片厂商而言,关键成功要素首推速度及成本,先进入者方可享有较高的利润。在投入厂商数日益增加后,USB2.0芯片的价格将迅速下滑,故成本优势将在价跌的情形上有效地显现;就目前国内厂商的产品线而言,多属具备整合USB2.0收发器之整合型芯片,故新进者可适切运用设计服务业者所提供之USB2.0相关IP,配合自身设计核心优势迅速切入相关市场;另外在产品线的选择上,切入新的应用也可有效避免因供应厂商众多而产生的跌价效应。
对于IEEE1394 芯片厂商而言,新版的1394c 预计2005 年才有芯片问世,国内外厂商在产品投入与商品化进程并无太大落差,也为国内业者的投入埋下了良好契机。特别是DVR、数字地面STB、家用网关等数字家庭热门但尚未成熟的产品,皆是值得国内业者及早投入的目标市场所在。然就另一方面而言,国内业者面临最大的挑战仍在于产品过度集中PC/PC 外围领域,且PHY 芯片的自有开发能力不足。由于消费家电成为IEEE1394 应用发展主要方向已是必然趋势,因此国内业者应大幅转向数字家电应用1394 芯片的开发,特别是牵涉到模拟/混合讯号等较高进入门坎的PHY 芯片技术,在目前仅TI 独大,且我国模拟技术逐渐成形的时机下, 更应积极仿效相关模拟技术成功经验(如USB2.0/WLANPHY 芯片自有开发能力),及早投入1394 PHY 芯片开发,以追上国际大厂脚步。(作者为工研院IEK产业分析师)
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USB已经成为PDA、移动电话、数字音乐播放器及其他通用消费性电子产品首选的连接技术。相关介绍请见「跨出PC周边应用领域的USB技术」一文。 |
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本文将深入分析USB兼容性测试的方法与内容,协助读者了解不同测试方式的优劣。你可在「USB
兼容性测试概述 」一文中得到进一步的介绍。 |
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过去在USB规范中使用的「主从」 架构,从OTG之后已经变更为「点对点」架构,而这样的连接方式,也代表了USB与1394即将进入短兵相接的阶段。在「USB
OTG对1394的影响 」一文为你做了相关的评析。 |
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