隨著行動電話出貨量的增加,在電子產業扮演的角色就變得十分重要,台灣業界自1999年以來亦積極耕耘,若干手機用零組件製造商,如STN LCD、被動零件等,亦因此而崛起,成為閃亮的明星。除此之外,台灣專業的IC設計公司亦準備朝手機的RF、基頻晶片等最高附加價值的零組件開發,唯進入障礙甚大,短期內難有大成就。未來數年內,台灣業界在手機零組件的機會仍以周邊為限,特別是加強功能型,所謂的智慧型手機(Smart Phone),所衍生的市場將不容忽視,諸如Bluetooth、CMOS感測器、有機EL面板和記憶體等(表一),其市場和技術現況與未來發展值得我們深入去探討。
《表一 全球行動電話與功能型Smart Phone之出貨量預測》 |
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CMOS感測器
發展環節層層相扣 跨入障礙高
CMOS感測器和一般IC最大的差異是得具備光學和色彩處理的能力,外加包含DSP等週邊晶片的實力。儘管CMOS初期的產品定位傾向取代低階CCD,畫質未必得要求上乘,但若和CCD差距過份明顯,仍將難被市場所接受。SONY的VAIO內建和宏碁外附於Notebook之影像感測器仍使用CCD,暫不採用省電程度較大的CMOS。由此可看出CMOS若不能解決畫質的問題,縱使有省電的優點,卻仍然難以大有可為。此外,CMOS業者需提供整體的解決方案,一併為客戶完成後段訊號的處理問題,使其產品很快地能設計在系統產品上,縮短開發時間。故個個環節層層相扣,只能涵蓋當中若干層次能力的業者是不易開發市場的。
CMOS出貨量不如預期好
過去3年來,CMOS的市場發展並不如想像中好,原因大致歸因於技術發展仍不夠成熟,不只是畫質苛求度甚高的數位相機,即使是可忍受較差畫質的PC Camera都未必讓CMOS佔上風。在Computer2000中,Logitech仍以CCD使用在中高階的PC Camera上,CMOS受限於低階產品,前後者畫質差異非常明顯。依據Frost-Sullivan在1999年的預測,當年的CMOS出貨量可達1400萬顆,可是據Techno實質的統計,只有600萬顆(表二)。CMOS不僅未在侵蝕低畫素CCD市場上佔上風,新興應用市場也未竄起,如影像電話,這是讓CMOS難伸大志的原因之一。然而在2000年之後,CMOS的市場結構和競爭型態恐將有明顯的改變。
日本國內手機市場將是驅動CMOS市場和技術之主力
在開發業者的競爭上,昔日美歐掛帥的情景,在近來日系業者逐漸加入運作之後,將產生明顯的變化。以往大家在CMOS市場的思考方式上,傾向瓜分日本CCD的方向,實是一項致命的錯誤見解。實際上,囊括近98%CCD市場的日本業者,還是可以同時橫跨CCD和CMOS的領域,並不互相矛盾。日本業界跨入CMOS不如歐美早,這是事實;但近三年來,CMOS對CCD的負面影響根本看不見,CCD依然大幅成長。再看日本業界仍享有CCD既存的有利龐大資源,得以轉用在CMOS上;一是在光學和色彩等類比部分的處理,二是掌握整編應用產品主控權。上述兩點都是歐美業者所欠缺的。日本業界在CMOS的發展上,除了東芝和Canon外,一直都保持沈默,蓋其行事風格向來是檯面下暗自動作,直到可確定實用化之後才對外宣布,不像歐美業者在不確定的因素成分仍多時,逕大肆宣揚。難怪外界一直以為日系業者雖在CMOS上有所作為,事實上所有日系CCD業者,早已陸續邁入CMOS的開發,並也已商品化;甚至連Olympus都已有CIF(約 11萬畫素)CMOS產品的推出。
日本業界在CMOS上轉趨積極,是因其國內的行動電話手機的強烈內需要求。京陶瓷(Kyocera)在1999年9月開始銷售的PHS手機「Visual Phone」已具備11萬畫素CMOS感測器裝置;NTTDoCoMo在2000年2月發售的iMode手機之周邊設備,附有感測器的電子郵件端末「Camesse」,亦採用11萬素CMOS;松下為DDI Pocket開發的同類型產品「Pocket E」,使用2萬畫素之CMOS。「Camesse」在4個月之內共產出5萬台,和iMode每週增加35萬戶用戶相比,並不成比率,但因只是初期階段,未來以手機傳送影像之電子郵件將愈來愈普遍,後續潛力看好。尤其NTT DoCoMo 將在2000年春開始進行全球第一個W-CDMA服務,影像應用的應用環境將會更好。日本國內每年手機的出貨量在數千萬台之譜,即相當於數千萬顆CMOS的潛在市場,數倍於1999年的CMOS全球市場。這些CMOS的生產,日本業者將不會拱手讓給歐美業者。非日本的其他地區,在這方面的應用原不如日本。除此之外,SONY完成開發一和Memory Stick Flash大小相當的數位相機,亦使用VGA的CMOS,另備0.55吋的高溫多晶矽LCD面板。
日本善用光學遺棄 反攻歐美CIF產品
日本業界可利用國內手機大力培植CMOS技術,首先由CIF(352×288畫素,11萬畫素)做起,利用其收益再轉攻更高畫素的市場。三菱即打算未來的Notebook將搭載VGA的CMOS。日本兩大CCD業者,SONY在2000年2月曾公布其CMOS雜音抑制技術,顯已多有著墨;松下預定在2000年秋推出樣品。進度最快的Sharp和東芝,已開發發售為手機設計的CIF格式的CMOS,大小只有七分之一吋,比OmniVision、Photobit、STMicro的四分之一到五分之一吋來得更小,更具競爭力。原來該兩公司不是用廣泛的受光元件和處理程序,而是另外開發一套新的光學套件,可使雜音大幅降低。日本運用在光學處理能力的優劣,反擊歐美系,由此可見。
VGA型CMOS性能亟待改善
毫無疑問地,CIF是CMOS可以充分發揮的最大空間,VGA則是和CCD纏戰的最佳場合。日本業界以為即使在手機的應用上,CIF仍是不夠的,能和PC上所見的畫質相當是必要的,故未來勢必走向VGA。Notebook上使用VGA模式的CMOS已有東芝、Sharp等開發進程較快的業者,SONY和松下進度較慢,則尚不採用CMOS;PDA方面,Sharp是CMOS、CCD兼有之,Casio仍堅持CCD。大部分的業者同意,VGA型態的CMOS在性能上仍不足,在亮度不佳的場合理,顏色的再現性和雜訊明顯惡化。CMOS在訊雜比方面較CCD至少差6db以上。Sharp的PDA「Zoras所使用的CCD模組電力功能約1.6瓦,改用CMOS模組只要0.4瓦,但因後者性能仍未臻最佳狀態,Sharp的PDA產品線仍採用CCD和CMOS兼用。
另一方面CCD業者則著手削減CCD的電力消耗,強化競爭力。CCD的多電源和無法與後斷周邊電路結合,電力消耗減少確有困難。但在SONY的努力下,1997年CCD和驅動IC合計的175mw電力消耗,在2000年時已降至118mw。CCD之電源電壓降低後,將產生性能劣化的副作用,可改善的空間非常有限。CMOS的改良空間甚大,若能克服雜訊的問題,市場接受度將會跟著大幅提高。
低耗能SRAM
低耗能SRAM可算是2000年專業IC設計公司投入最甚的產品之一,包括矽成、連邦、鈺創及晶豪等多家業者,以及華邦等整合型元件製造廠等。由於1999年下半年手機市場出乎預期的好,SRAM供不應求,遂令各業者積極投入。台灣業界跨入此產品的另一項最大市場,PC之CPU用快取SRAM市場逐漸萎縮,Intel和AMD將快取SRAM整合至CPU,以改善CPU性能和降低封裝價格,遂使得耗能SRAM頓時成為替代的新市場。
實際上過去台灣業者也有發展低耗能SRAM的經驗,只是苦於國內晶圓代工廠並無相對應的製程。多年之後,台積電和聯電都已有這樣的製程,甚至已經以0.18μm最先進的製程量產配合。實際上低耗能SRAM的設計並十分困難,業界指出熟悉DRAM設計後跨入低耗能SRAM的障礙並不大,這正是為何台灣投入的業者大多集中在以DRAM起家。
除了設計不難之外,手機所需的SRAM容量並不大,在製程和生產上的也較易處理,放在短期內大量產出是可能的。南韓業者自1999年底開始將部分DRAM生產線移做低耗能SRAM,據說生產線的轉換只須三個月。當中以現代最為積極,一度曾投入每月2萬片0.25μm產能。於是低耗能SRAM在2000年下半年後供應逐漸步入正軌,缺貨狀態不再持續。同時手機市場不如預期,也是造成供過於求的主因之一。除此之外,日本業界嘗試以改良過的高速DRAM,如富士通的FCRAM,來替代SRAM在手機的應用。主因是有鑑於手機需要的SRAM音量愈來愈大,不利於製程和設計的開發。故此市場(表三)雖不小,欲維持長期獲利並不容易,需亟思新的方策,才能在強雄環伺下,取得商機(表四)。
Flash和Flash卡
Flash亦是手機最重要的記憶體之一,唯其牽涉的設計和製程技術比SRAM要困難許多,台灣業者發揮的空間較小。旺宏、華邦和聯笙等嘗試先攻入低容量的PC BIOS用Flash,並在提高容量欲跨入手機用市場,但須額外的軟體支援,需要強力的技術支援,短期內恐只能針對國內手機客戶提供服務。
此市場大都已被Intel、AMD等美國大廠(表五)取得,在市場成長可期的前提下,日本業者也積極攻佔此市場,如三菱、Sharp、三洋等,國內的力晶和旺宏意欲取得三菱的協助,進軍此市場。
除了手機本身所需的程式儲存用Flash外,另有擔當資料儲存之Flash可支援手機的新興應用,如MP3和數位相機等,以製造成Flash卡的形式出現。台灣業界並沒有能力從事這種高密度Flash之設計,唯有聯電為SanDisk代之;但在Flash卡的構裝上確有不少機會,以吸引不少業者投入。目前共有三大業界標準主打此市場,包括SONY之Memory Stick,東芝、松下的SD和Siemens的MMC卡三種。台灣業界除了在Flash卡的構裝外有所發揮之外,主機板和IA系統製造商則正被日系兩大標準加緊遊說,以設計進其系統上。
Bluetooth
Bluetooth可視為手機的次系統,其IC硬體基本構造和手機是相似的,視為手機和其他裝置的橋樑,用來取代線纜,實際的應用並不完全侷限在手機。理論上,任何裝置間的近距離連接都可使用Bluetooth,並可達到一點對多點的連結。初期的應用仍以手機為重心,主要是因Bluetooth的創始業者以手機業者為主,這些業者掌握了大部分的Know-How,其他業者需以其所開發的技術為藍本。初期Bluetooth
使用在手機上的用途將以無線耳機為主,滿足歐洲大部分手機用戶的使用習慣(表六)。但Bluetooth初期的價格仍昂貴,只能出現在高價手機上,部分可列為選購配備。由於Bluetooth是以低價來開拓市場滲透率,其規格訂得較為寬鬆,適合作為不只是無線通訊發展業者的踏腳石,故成為台灣業界的標的。已有多家專業IC設計業者和手機製造商投入研發,估計初次的商品化應可在2001年下半年完成,塑造台灣無線通訊晶片的新里程碑。
《表六 Bluetooth在行動電話手機應用的市場》 |
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