第三代通用序列匯流排(USB 3.0)傳輸介面正迅速擴張個人電腦(PC)與行動裝置勢力版圖。2013年國際消費性電子展(CES)中,英特爾(Intel)針對新一代超輕薄筆電(Ultrabook)發(fā)布整合USB 3.0傳輸介面的第四代中央處理器(CPU)Haswell(代號),更加突顯出USB 3.0傳輸介面成為筆記型電腦主流傳輸介面的地位已大勢底定。
同樣值得關(guān)注的是,繼德州儀器(TI)OMAP 5之后,三星(Samsung)、高通(Qualcomm)、輝達(NVIDIA)于本屆CES亦競相展出支援USB 3.0傳輸介面功能的處理器系統(tǒng)單晶片(SoC)(表1),正式揭開USB 3.0傳輸介面進軍智慧型手機與平板裝置市場的序幕。
600)this.style.width=600;" border="0" />經(jīng)濟規(guī)模擴大 USB 3.0晶片價格直逼USB 2.0
在處理器大廠英特爾與超微(AMD)力拱下,USB 3.0傳輸介面在桌上型電腦與筆記型電腦市場滲透率急速增長,而晶片價格也明顯下滑。現(xiàn)今USB 3.0主機端、集線器(Hub)及周邊晶片單價已可媲美USB 2.0方案。
600)this.style.width=600;" border="0" />圖1 臺灣瑞薩電子第三應用技術(shù)部經(jīng)理陳俞佐表示,現(xiàn)階段USB 3.0晶片與USB 2.0幾乎無價差,將有助USB 3.0拓展行動裝置市占。
臺灣瑞薩電子(Renesas Electronics)第三應用技術(shù)部經(jīng)理陳俞佐(圖1)表示,2012年10月Windows 8上市,激勵內(nèi)建USB 3.0傳輸介面功能的Ivy Bridge處理器需求水漲船高;且終端消費者對于更多USB 3.0傳輸介面埠數(shù)需求殷切,亦讓2012下半年USB 3.0主機端晶片量暴增,遂使USB 3.0主機端晶片價格再下探。2012年下半年該公司采用90奈米制程生產(chǎn)的兩埠USB 3.0主機端晶片價格已低于2美元,四埠的USB 3.0主機端晶片售價約2.5美元;而瑞薩采用0.25微米制程生產(chǎn)的三埠USB 2.0主機端晶片單價為1.5~1.7美元,由此顯見,USB 3.0和USB 2.0主機端晶片價格已相去不遠。
威鋒電子產(chǎn)品中心副總經(jīng)理許錦松(圖2)亦指出,自2011年新進者跨進USB 3.0主機端、集線器及周邊晶片市場后,不僅打破瑞薩獨大市場局面,同時價格戰(zhàn)亦更趨激烈;再加上USB 3.0傳輸介面晶片制造商競相導入0.13微米(μm)、90奈米、65奈米甚至55奈米制程生產(chǎn),因此加快USB 3.0晶片價格下降速度。2010年前,應用于主機端與集線器的USB 3.0傳輸介面晶片要價3?5美元,用于周邊的USB 3.0傳輸介面晶片單價則要3?4美元;目前主機端、集線器及周邊用的USB 3.0晶片價格皆已低于2美元。
上述因素,也促使USB 3.0主機端晶片在筆記型電腦市場滲透率快速攀升。陳俞佐預估,不同于2012年應用范疇僅局限于中高階及少部分低階筆記型電腦,2013年USB 3.0傳輸介面在桌上型電腦和筆記型電腦市場滲透率皆可望逼近100%(圖3)。
600)this.style.width=600;" border="0" />圖3 2009∼2013年USB 3.0在筆電市場滲透率分析 圖表來源:瑞薩
600)this.style.width=600;" border="0" />圖2 威鋒電子產(chǎn)品中心副總經(jīng)理許錦松指出,2013年USB 3.0集線器市場將會大幅增長,成為USB 3.0晶片商兵家必爭之地。
快速滲透PC及周邊 USB 3.0晶片商大發(fā)利市
繼USB 3.0主機端晶片后,USB 3.0集線器與周邊晶片需求也開始明顯上揚,吸引瑞薩、德州儀器、鈺創(chuàng)、祥碩、睿思、威鋒等主機端晶片商競相展開USB 3.0集線器與周邊晶片部署。
陳俞佐表示,在桌上型電腦主機板與筆記型電腦后,2013年USB 3.0集線器及讀卡機(Card Reader)、儲存(Storage)、連接裝置(Dongle)、USB與其他數(shù)位介面的轉(zhuǎn)接器等周邊的市場規(guī)模正急速擴大,尤其USB 3.0集線器與周邊的市場成長力道更將較桌上型電腦主機板與筆記型電腦更為強勁。也因此,瑞薩除集線器之外,2013年亦積極投入周邊用的USB 3.0晶片部署,預估今年集線器與周邊用的USB 3.0傳輸介面晶片營收比重將會大幅攀升,達33%。
許錦松亦提到,桌上型電腦主機板與筆記型電腦全面導入USB 3.0傳輸介面后,對于外掛的主機端USB 3.0晶片需求勢將顯著下降,預期外掛式主機端USB 3.0晶片僅剩1?2年的市場光景;相對而言,2013年集線器與周邊用USB 3.0晶片需求正快速引爆。威鋒預估,相較于旗下外掛式主機端USB 3.0晶片,2013年集線器和周邊用USB 3.0晶片營收將分別成長2.5倍和2倍之多,其中周邊業(yè)務方面,已掌握到日系、歐美品牌商的外接硬碟訂單。
隨著USB 3.0傳輸介面在PC市場更臻成熟,瑞薩來自中央處理器(CPU)大廠USB 3.0主機端IP授權(quán)的營收比重亦將逐步下降。陳俞佐提到,2012年該公司在筆記型電腦、主機板及嵌入式系統(tǒng)(如工業(yè)電腦、網(wǎng)通、醫(yī)療等)三大應用領(lǐng)域的USB 3.0主機端IP授權(quán)營收占比高達50%;然預期2013年的營業(yè)額將會下滑;而授權(quán)類比實體層(PHY Layer)IP給USB 2.0晶片商開發(fā)應用于USB 3.0集線器與周邊晶片的營收將持續(xù)增長。
面對USB 3.0周邊與集線器市場滲透率急速擴大,不僅是既有的USB 3.0傳輸介面晶片商缺乏USB 3.0傳輸介面開發(fā)技術(shù)能力的USB 2.0傳輸介面晶片商也大舉向瑞薩、智原等USB 3.0傳輸介面晶片與IP供應商尋求實體層IP授權(quán),因而為瑞薩和智原挹注可觀的營收。
陳俞佐談到,不少國內(nèi)與美國USB 2.0晶片廠商難以跨越USB 3.0傳輸介面的技術(shù)門檻,遂積極向USB 3.0傳輸介面實體層IP供應商尋求授權(quán),以加緊開發(fā)USB 3.0集線器與周邊晶片。USB 2.0傳輸介面晶片商結(jié)合本身的數(shù)位介面技術(shù)與瑞薩授權(quán)的類比USB 3.0實體層IP,并借助瑞薩的產(chǎn)線制造USB 3.0集線器和周邊晶片,這類被瑞薩稱為特定應用積體電路(ASIC)的業(yè)務,占臺灣瑞薩2012年主要的營收貢獻已高達50%。 [!--empirenews.page--]
圈地Hub和周邊應用 USB 3.0晶片商強化產(chǎn)品力
瞄準USB 3.0傳輸介面在集線器與周邊裝置的誘人商機,晶片商亦戮力透過設(shè)計能力提高產(chǎn)品的附加價值,以搶食集線器與周邊裝置USB 3.0傳輸介面晶片市場大餅。
以瑞薩為例,相較于競爭對手,該公司用于集線器的USB 3.0控制晶片,整合USB電池充電(Battery Charger, BC)1.2版本規(guī)范及充電下行埠(CDP)與專用充電埠(DCP)模式;并內(nèi)建3.3~5伏特(V)線性穩(wěn)壓器(LDO)與1?5伏特交換式調(diào)節(jié)器(Switching Regulator),因此相較于競爭對手,可協(xié)助集線器開發(fā)商省下至少0.19美元的整體物料清單成本。 陳俞佐指出,由于支援USB電池充電1.2版本規(guī)范及CDP與DCP模式,瑞薩USB 3.0集線器控制晶片,毋須透過昂貴的電池充電開關(guān)(Switch)與USB 3.0連接器(Connector)溝通,單一埠USB 3.0集線器控制器價格僅0.1美元,低于他廠的0.35美元。
再者,該款USB 3.0控制器晶片毋須外接LDO與交換式調(diào)節(jié)器,故外部僅須搭配小尺寸的單結(jié)型場效應電晶體(FET),可縮減LDO和交換式調(diào)節(jié)器成本高達0.18美元;此外,透過特殊的晶片設(shè)計,瑞薩USB 3.0控制晶片的石英元件可與互聯(lián)的裝置控制器共用,故可節(jié)省其他與控制器晶片互聯(lián)裝置控制器所需的石英元件費用,約達0.1美元。
除瑞薩之外,威鋒亦積極透過整合外部元件來提高產(chǎn)品的附加價值。許錦松強調(diào),該公司已將所有外部元件整合至USB 3.0集線器控制器晶片,特別是單價高達30?40美分的5伏特轉(zhuǎn)3.3伏特或5伏特轉(zhuǎn)1.2伏特的直流對直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC Converter),因此相較于競爭對手須額外添購轉(zhuǎn)換器的方案,可顯著省卻BOM成本。
不僅在PC、周邊裝置及伺服器市場的滲透率快速增加,2013年USB 3.0傳輸介面在平板裝置和智慧型手機市場也將顯著進展。
晶片降價與OS大廠力挺 USB 3.0加速圈地行動市場
在USB 3.0傳輸介面晶片價格急劇下滑,以及作業(yè)系統(tǒng)(OS)大廠力推之下,整合USB 3.0傳輸介面功能的應用處理器已陸續(xù)出籠,將有助USB 3.0傳輸介面自2013年起大量進駐平板裝置,并于2014年開始進入智慧型手機市場。
600)this.style.width=600;" border="0" />Windows 8正激勵USB 3.0在PC與行動裝置市占攀高。 圖片來源:ViewSonic
為實現(xiàn)具備個人電腦功能的Windows 8平板裝置,微軟已要求三大應用處理器策略夥伴針對Windows 8平板裝置開發(fā)支援USB 3.0傳輸介面功能的SoC,以提高與外部裝置如鍵盤、硬碟、隨身碟等連結(jié)的傳輸速率,助力Windows To Go運作更順暢。許錦松表示,在微軟(Microsoft)登高一呼之下,高通、輝達及德州儀器三大應用處理器廠商已陸續(xù)推出整合USB 3.0傳輸介面的SoC,預期上半年搭載USB 3.0傳輸介面功能SoC的Windows 8平板裝置將會輪番登場。
許錦松指出,隨著高通、輝達及德州儀器支援USB 3.0傳輸介面功能的處理器SoC相繼問世,預估2013年上半年搭載USB 3.0傳輸介面功能的平板裝置將傾巢而出。
他也進一步預測,由于平板裝置PC化、智慧型手機平板化已勢不可當,因此在內(nèi)建USB 3.0傳輸介面的平板裝置市場成形后,配備USB 3.0傳輸介面的智慧型手機亦將如雨后春筍般冒出頭。
許錦松提到,USB 3.0傳輸介面耗電量較USB 2.0更低,加上與USB 2.0傳輸介面晶片價格拉近,將有助其在平板裝置與智慧型手機市場攻城掠地,特別在平板裝置PC化帶動下,預期平板裝置將較智慧型手機更快導入USB 3.0傳輸介面功能。
瞄準10Gbit/s USB 3.0 晶片商啟動40奈米制程布局
USB 3.0傳輸介面除正快速擴張在個人電腦與行動裝置市場滲透率之外,其標準制定組織USB開發(fā)者論壇(USB-IF)更持續(xù)提高USB 3.0的傳輸速率,為USB 3.0傳輸介面日后的發(fā)展鋪路。USB-IF于本屆CES中,再發(fā)布傳輸速率上看10Gbit/s的USB 3.0增強版草案,不僅技術(shù)宣示意味濃厚,更有意藉由透露出下一步的發(fā)展藍圖,鞏固USB 3.0傳輸介面在PC與行動裝置的主流介面地位。
因應此一發(fā)展方向,瑞薩電子亦宣布,將于今年下半年啟動40奈米制程產(chǎn)線,并提供ASIC客戶生產(chǎn)USB 3.0傳輸介面裝置端晶片,以優(yōu)化成本、尺寸及功耗競爭力,并為日后該公司量產(chǎn)USB 3.0增強版方案先行練兵,以利于規(guī)格底定后,搶先推出產(chǎn)品。
陳俞佐表示,傳輸速率較USB 3.0傳輸介面增加一倍的USB 3.0增強版IC要正式上市,至少尚需2?3年時間,因此該公司40奈米PHY制程初期主要用于讓ASIC客戶量產(chǎn)更有競爭力的USB 3.0裝置端晶片,同時也為未來投產(chǎn)USB 3.0增強版IC暖身。
陳俞佐指出,40奈米制程的光罩費用昂貴,但可提供ASIC客戶更小體積的晶粒(Die Size),且功耗將可較現(xiàn)有55奈米方案更低,可滿足不同客戶對于更低耗電量的要求。
據(jù)了解,在出貨量達一定規(guī)模下,目前采用55奈米制程生產(chǎn)的USB 3.0周邊晶片價格,約可較0.13微米制程降低約20%。陳俞佐預估,至40奈米制程,USB 3.0周邊晶片成本可望再下探,有助客戶拉大與競爭對手的差距。
隨著40奈米制程于下半年順利量產(chǎn),瑞薩電子將成為業(yè)界首家導入40奈米制程生產(chǎn)USB 3.0傳輸介面的晶片商,而其產(chǎn)品耗電量與成本的優(yōu)勢也將更加顯著。 總的來說,USB 3.0傳輸介面晶片價格已跌至市場甜蜜點,正迅速擴張PC及行動裝置市占,預期在PC應用趨于普及后,最快上半年將可見到內(nèi)建USB 3.0傳輸介面功能的平板裝置問世;緊接著,支援USB 3.0傳輸介面的智慧型手機則將于2014年登場,并帶動USB 3.0集線器和周邊市場需求暴增。未來數(shù)年,USB 3.0傳輸介面晶片商的營收與獲利可望大幅攀升。