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「智慧型手機之多媒體系統」市場與設計研討會實錄
零組件科技論壇──

【作者: 鄭妤君】   2003年09月05日 星期五

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手機多媒體系統之關鍵、週邊零組件市場現況

講師:拓墣產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華

儘管全球電子產業景氣在2000年急遽下降,且在近兩、三年來一直呈現低迷不振,但手機卻在此期間仍維持一定水準的銷售表現,也持續在功能與相關零組件技術上蓬勃發展,成為帶動整體市場景氣成長的關鍵產品。拓墣產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華表示,市調機構對於2003手機市場的銷售量預估,原先在4億2000萬至4億5000萬支左右,第一季因北美市場、中國大陸市場的需求上升以及結合數位相機功能之可拍照手機(相機手機)在日、韓造成流行風潮,全球手機市場曾出現5~10%的成長,第二季時卻受亞洲的SARS疫情與全球經濟仍舊疲軟等因素影響,世界三大手機廠牌Nokia、Motorola與Samsung的銷售表現皆呈現下滑,整體市場下跌了10%;但展望下半年度,手機產業可望在消費性電子市場的反彈回升帶動下緩慢接近原先預估的水準,達到4億2000萬至4億3000萬支左右的銷售量,並且持續成長。


智慧型手機、彩色手機與相機手機為市場明星產品

柯維華指出,目前手機市場中以智慧型手機(Smartphone)彩色手機與相機手機的發展最受關注。在智慧型手機部分,柯維華表示,智慧型手機因結合了PDA與一般手機(handset)的功能,很容易與這些手持式設備產生混淆,要分辨其最大不同點,即是智慧型手機一般規格是螢幕面板為2~3吋、具備觸控螢幕或鍵盤輸入,以及除了必備之語音通訊之外,亦內建網路瀏覽、收發電子郵件以及下載軟體程式等功能。柯維華指出,智慧型手機過去是瞄準白領階級之企業用戶市場,但隨著一般消費者對手機之功能要求越來越高,銷售目標已有逐漸轉移至消費性電子市場的趨勢。對於市場成長率的預估,較中性的說法是認為在2002年全球銷售量在350萬支的智慧型手機,至2007可達到4500萬支的水準。目前全球前五大智慧型手機業者為Nokia、SonyEricsson、Motorola、Samsung與Handspring,五家業者產品各擅勝場;而不同手機業者間競爭重點在作業系統平台的功能性,不同廠商與軟體供應商Symbian、Palm與Microsoft等的合作情況是市場觀察的重點之一。


手機風潮帶動相關零組件市場成長

在彩色手機與相機手機部分,柯維華指出,雖然相機手機在日本、韓國已經造成流行風潮,但受價格因素影響,亞洲其他地區與歐美市場的需求情況仍不明顯,出貨量佔整體手機市場比重不高,彩色手機的出貨比重與成長率則會比較明顯;預估在2002至2004年,相機手機的出貨比重水準仍會落後彩色手機兩年,且在2005年之後出現成長瓶頸,但產業界仍十分看好其發展潛力,尤其相機手機使用之CCD/CMOS感測器模組市場,更是相關廠商兵家必爭之地;在此一方面,日本廠商仍保持領先,而可提供更高畫質的CCD製程則為各家業者積極開發的技術領域。而可望在2003至2004年出貨比重超過50%之彩色螢幕手機,因市場對手機液晶(LCD)螢幕畫質與使用壽命的要求漸高,也成為相關廠商的新競爭舞台;目前彩色手機LCD面板仍以CSTN(Color Super Twisted Nematic;彩色超扭轉向列型)、TFT(Thin Film Transistor;薄膜晶體管)技術為主流,而具備更高顯示效能與電子移動速率的LTPS(Low Temperature Poly Silicon;低溫多晶矽)、CGS(Continuous Grain Silicon;連續顆粒矽)LCD,則為廠商研發的新一代技術。


無論是智慧型手機或彩色手機、相機手機,在多媒體的應用之外,最關鍵零組件仍是主宰手機內部功能運作的晶片組,柯維華指出,市場上各主要晶片廠商技術策略在2001年以前是以射、基頻之整合與建立和手機廠商之間合作關係為主,在2001至2002年則是與手機廠商合作提供整套通訊協定(Protocol Stack)方案為主;2003年之後,晶片業者積極研發支援各種多媒體應用之雙處理器晶片(Application Processor)。在此一方面,TI、ST與Qualcomm的表現亮眼,而Motorola與Philips則面臨市佔率下滑的危機;此外新加入市場競爭的業者Intel與Samsung,前者以推廣與晶片組結合之自有系統平台,後者則強調晶片組與不同系統平台的相容,兩者的未來發展是不可忽視的市場觀察重點所在。


手機多媒體應用系統架構與發展

講師:工研院電通所通訊協定技術部經理謝慶堂

要讓手機的各種硬體功能充分發揮,手機的作業系統(Operating System)可說扮演了重要的角色;先進的手機晶片技術與系統軟體的完美搭配,是決定手機效能表現的重要關鍵之一。工研院電通所通訊協定技術部經理謝慶堂表示,目前由2G邁入2.5G主流的手機,隨著通訊標準的演變與資料傳輸速率的提高,功能也由單純的語音傳輸加入各種影音多媒體資訊的傳遞應用,在已經起步的3G 時代全面來臨之後,手機功能勢必更加複雜與多樣化,也在記憶體、資料處理與電源控制等零組件技術上面臨更多挑戰;除了硬體技術外,手機內部通訊協定程式、手機作業系統程式與Java等多媒體應用程式的軟體技術,亦是相關業者的發展重點。


三大主流作業系統各擅勝場

目前手機業者主要採用的作業系統有Microsoft Smartphone、Symbian、Linux等幾種;而關於各個作業平台的特色所在,謝慶堂表示,Microsoft 的Smartphone作業系統可支援多種與PC的Windows作業系統相容的應用程式,如Outlook、Internet Explorer與MSN、Media Player等,目標市場為企業用戶;目前Microsoft Smartphone有特別針對手機多媒體應用所設計的2003的最新版本,亦供應推出軟體開發工具Smartphone Software Development Kit與eMbedded Visual Tools。32位元的Symbian作業系統則是特別針對手機記憶體的高容量與手機內部晶片的高整合度(如SoC)而設計,最新版本OS v7.0並強調其可相容不同通訊技術標準(如Bluetooth、MMS、WCDMA、WAP、IPv4/v6...等等)的開放性架構,在支援手機多媒體應用之餘,亦也注重資料傳輸的安全性議題。Linux作業系統則為Motorola力推的手機軟體平台,同樣可支援結合手機的各種功能與多媒體應用,而該系統以其成熟技術與低成本之優勢,若能推廣成功對其他作業系統廠商將造成不小威脅。


在以上的作業系統軟體之外,Java程式在手機上的應用亦為近來廠商積極開發的領域,謝慶堂指出,Java程式下載方便且與各種不同作業系統間的互通性高,目前已經有9400萬種Java程式可應用於手機。目前Java程式語言開又依不同的應用分為三個版本J2EE(Java2 Enterprise Edition)、J2SE(Java2 Standard Edition)與J2ME(Java2 Micro Edition),J2EE 、J2SE著重在系統記憶容量較高的企業主機設備與個人電腦,J2ME則應用在消費性與可攜式電子產品;J2ME並有專為手機所發展的MIDP(Mobile Information Device Profile)解決方案,與提供手機與不同通訊系統環境之互通與結合的MExE(Mobile Execution Environment)技術。除Java應用程式之外,目前可透過手機傳遞語音、動態影像、文字訊息與E-mail的MMS(Multimedia Messaging Service)亦為熱門技術;謝慶堂表示,MMS是一透過儲存、轉譯再發送的多媒體信息通訊協定,而該技術目前最急需解決的為不同手機廠牌、電信業者與訊息內容提供者之間的訊息互通問題。


開放行動聯盟致力建構手機訊息互通標準

謝慶堂表示,為了達成不同系統間手機多媒體訊息互通的目標,目前有由國際各大手機業者、通訊晶片業者、作業系統軟體業者與電信服務業者所組成的OMA(Open Mobile Alliance;開放行動聯盟)組織,致力於推動一全球共通的通訊標準,期望能打造未來達成讓手機使用者漫遊世界各地、並與採用不同無線通訊技術之裝置互通的“無障礙空間”。OMA的龐大架構除了須解決技術問題,如何能在不同業者之營業利益與消費者的便利性之間取得平衡點,勢必也是需要通過長期協調的一大挑戰;而此一開放與互通的趨勢能否成形,將是手機邁向3G時代的關鍵指標。


行動裝置之儲存方案發展趨勢

講師:M-Systems亞太區副總經理蔣鎮和

隨著可攜式電子產品講求輕薄短小的趨勢日益顯著,以及PDA、手機、數位相機等設備多媒體內容的處理與傳遞需求,這些行動裝置的資料儲存成為製造業者必須面臨的一大課題。M-Systems亞太區副總經理蔣鎮和表示,行動裝置對更高記憶體容量、更快資料讀寫速度以及更小記憶元件體積、更低耗電量的需求,對儲存解決方案提供業者來說不但是挑戰,也是技術研發的方向。目前行動裝置的儲存產品類別大致可分為移動式與固定式兩大類,前者指的是外接於行動裝置的各種規格之可插拔式記憶卡與所謂的隨身碟,後者則是內建於行動裝置的記憶體元件;而為提供使用者更高的便利性,行動裝置之固定式儲存產品──即各種形式的記憶體元件之研發,可說是目前相關業者積極經營的領域。


快閃記憶體為行動裝置記憶體主流

蔣鎮和指出,目前行動裝置內部記憶體主要用途有二,一是用以儲存設備的開機碼與作業系統,另一則是各種資料的儲存;這兩種儲存所需的條件不同,所使用的記憶體類型也有所不同。在開機碼與作業系統部份要求讀取速度快,目前主要記憶元件類型為NOR規格之Flash(快閃記憶體);在資料儲存部分,要求的記憶容量高、資料寫入速度快,則是以NAND規格的Flash為主;以上兩種儲存需求必須採用兩種不同類型Flash的主要原因,除了NOR與NAND在讀寫速度上的差別,開機碼儲存不容許元件記憶區塊壞軌的特性,也讓製程允許3%至5%壞軌存在的NAND無法應用,因此在元件整合上有其困難。目前市面上有以SDRAM取代NOR Flash,再結合NAND Flash的多合一單晶片產品,此種單晶片產品具備微控制器的功能,可分辨裝置內開機碼與資料的不同儲存類別,提供更小體積的元件解決方案。


而由於行動裝置對Flash需求漸殷,市場出現供需不平衡的現象;其中需求量較高、技術門檻也較低的NOR Flash供貨量較為穩定,甚至出現價格下跌情況,NAND Flash則有供不應求與價格上漲的傾向,而主要業者Intel、Samsung、Toshiba、Renesas與Hynix除持續提高主流64MB產品之產能,亦積極開發大容量的128MB以上新產品。蔣鎮和表示,行動裝置記憶產品除了朝向高容量、低耗電量的趨勢發展,高整合度與高安全性的設計也是相關業者關注的焦點;以M-System的產品為例,在高整合度的多合一NAND Flash單晶片之外,亦具備透過壓縮技術讓記憶體容量加倍的MLC(Multi Level Cell) NAND技術,並能配合不同的作業系統軟體特性,為客戶設計更具儲存效能的解決方案。


手機相機之系統設計探討

講師--Motorola亞太技術市場工程師區志威

近來具備可拍照功能的相機手機(Camera Phone)在亞太地區市場可說掀起一陣流行風潮,除了在日、韓等地市場持續發燒,台灣也在各大手機廠牌爭相推出新款產品與電信業者的強力促銷之下,相機手機市場成長率看好;而對於相機手機來說,其內建或外接的數位相機可說是最重要的關鍵部位,相關技術的發展也是各相機手機業者的競爭焦點所在。


Motorola亞太技術市場工程師區志威表示,若以影像處理技術的角度來進行相機手機的探討,主要有三個觀察重點:一是最前端的手機數位相機鏡頭光學系統(Optical System),二是鏡頭後方的感測系統(Sensor System),第三部份則為展示、儲存與傳輸手機數位相機所拍攝之影像資料的處理系統(Processor System);而由於前端的鏡頭與感測系統已經有較為成熟的發展,最後段處理系統的設計成為決定相機手機品質優劣與否的關鍵所在。區志威指出,相機手機處理系統又分為兩個部分,一是數位影像預先處理(Digital Image Pre-Processing),另一則是將影像資儲存、輸出與展示的後端資料處理器(Post Processor);在影像處理的部分包括了影像畫質與顏色的控制,決定所拍攝畫面之品質,後端的處理器則主宰影像資訊的編輯、儲存和與各種傳輸介面之間的連結,是最重要的基礎功能部分。


數位相機為內建式的相機手機發展潛力大

而結合以上三種系統的相機手機又因為數位相機有外接式與內建式的不同,在架構與設計的需求上有所差異;區志威指出,一般數位相機為外接式的相機手機架構,是將光學、感測與影像處理、儲存等的系統放在數位相機的部分,手機僅處理影像資料傳輸部分的功能,兩個部分的各自使用不同的記憶體,而數位相機為內建的相機手機架構,相機影像處理與手機基頻系統的記憶體則為共用,在技術上雖較為複雜,但因為相機為內建的便利性與整合後的手機體積較小,市場的發展性較好。相機手機內部模組與系統架構設計服務的提供,是各大手機晶片業者兵家必爭之地,而具備彈性與客製化需求的解決方案是競爭優勢所在。區志威表示,除了各種不同的光學與感測系統之彈性運用與可配合客乎需求的設計,以Motorola可提供的解決方案為例,該方案以軟體為基礎的處理器可結合手機作業系統,為手機使用者在影像品質控制與編輯上提供更容易操作的優點,而此方面的軟體技術對於相機手機來說,應是越來越受到重視的部分,也是相關業者可注意的未來趨勢。


(紀錄\鄭妤君;攝影\廖專崇)



《圖一 《彩色與相機手機出貨量與出貨比重》》
《圖一 《彩色與相機手機出貨量與出貨比重》》

《圖二 《相機手機系統示意圖》》
《圖二 《相機手機系統示意圖》》
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