全球半导体产业发展现况
12吋晶圆厂投资现况与进入时机的探讨
2001年是12吋晶圆厂正式量产的元年,有志于尽早跨入12吋晶圆生产之业者
已陆续在2000年上半发表较确切的计划,不过部份世界级业者则仍按兵不动。依
照日本IDC的调查,全球正有32条12吋生产线在规划中。 不过依全球电子报研究
中心的观察,真正已明确宣布的12吋晶圆厂依然有限,大致是Intel有三座、台积电
有三座、联电一座、Trecenti(日立/联电)一座、NEC/日立一座、TI一座、Infineon
一座、NEC一座、茂德一座、茂硅一座等共约15座。
其它业者或已有表达构建的意愿(如力晶、硅统、Chartered等),或有试产
的计划(如Philips和STMicro),但并未正式揭露细节。当中态度最积极的首推台
湾业界,日本IDC估计共有23条线在计划中,占了全球的七成。然而能在短期内看
到结果产出的自属联电/日立合资的Trecenti和本土第一的台积电。Intel对12吋厂
突然一改原来的沉默,在2000年上半年陆续宣布三座12吋新厂,包括原先规划8吋
厂的亚利桑那州「Fab22」、爱尔兰「Fab24」,皆展现其积极的态度。
◆ 业界冷热两样情
除了台积电、联电、日立和Intel外,NEC也是典型的热衷业者,除了和日立合
资的DRAM专用晶圆厂外;另在加州筹设晶圆厂一座,原先计划的关西新8吋厂,
曾一度有改为12吋厂的念头,但因规划的驱动IC生产线,需搭配后段TCP构装必要
的金属凸粒形成,不利于改用12吋线,遂而作罢。DRAM制造商免不了需要12吋
厂以提升竞争力,茂德已取得Infineon的技术授权。
然而并非所有业者都对12吋厂抱持正面看法。Sony旗下的SCE(Sony计算机
娱乐)在2000年特追加600亿日圆在原计划的1250亿日圆投资额上,兴建的两座新
晶圆厂,新厂仍为8吋厂,生产「Emotion Engine」CPU。
SCE社长久多良木健以为12吋厂仅适用少样大量生产,单一产品月生产量至少
1万片。仓促将12吋厂用来生产不具此特质的产品,无异是一种自杀行为。
而依其定义,消费性产品(如PS2)所需的芯片具有此规模,最适合12吋生产;
唯可能考虑技术成熟度问题,SCE最后仍决定兴建8吋厂。无独有偶的,其对手松
下亦认为12吋厂最利于诸如DVD、行动电话手机芯片等需求量高产品之生产。但
松下旗下半导体社长古池进,却不同意业界以为系统IC(SOC)不适合在12吋厂
生产的说法。通常系统IC具有多样少量的特色,古池进社长则以为系统IC必须朝
量多的领域努力,才可能成功,并让12吋厂发挥其效益。尽管如此,松下在2000
年的1300亿日圆投资额中,仍坚持8吋厂的兴建。换言之Sony和松下虽看好12吋的
潜力,却不以为现在是正确的投入时机。富士通和AMD合资的FASL第三晶圆厂,
是否采用12吋生产线,也还举棋不定;而有鉴于闪存Flash memory短缺现象仍存在,
富士通较倾向采用12吋生产线。
全球 12 吋晶圆厂兴建计划(一)
工厂名称
投资
金额
(亿美元)
月产能
(千片)
产品
制程
(μm)
动工
时间
生产时
间
NEC/日立 广岛 15 20 256M~1G DRAM
2000/H
2 2002
NEC 加州 15 20 系统芯片 2000/H1 2002
日
本
Trecenti
(日立/
联电)
茨城 7
(初期)
18(最终)
Flash/
PLD 2000/4 2001/1
富士通
FASL
Fab3 20 Flash
未定
东芝
2000/H
2
2002~2
003
NFI 关东地区 12 12 代工 2001 2002
Intel
爱尔兰
(Fab24)
20 CPU 2001/H2
新墨西哥
州
21 CPU 2002
亚利桑那
州(Fab22)
21 CPU 2000/Q1 2002Motorola
MOS17 2001
TI DMOS6 2001/H2
美
国
Micron 犹他州 DRAM 2001
三星 Fab11 45 DRAM 2002/Q1
南
韩
现代 - DRAM 2002
欧
洲
Infineon 德勒斯登 2000/2 2001/H2
Philips
/STMicro
1(试产) 2000/4 2001
其
它 Chartered Fab7
原8吋厂考
虑改为12
吋厂
2000/4 2001
Source:全球电子报《研究中心》整理
全球 12 吋晶圆厂兴建计划(二)
工厂名称
投资金额
(亿美元)
月产能
(千片)
产品
制程
(μm)
动工
时间
生产时间
Fab6B 试产 2000/11
Fab14 25~30 2001/Q4台积电
Fab12 25~30
代工
2002/Q1
联电 Fab12A 30
7(初期)
40(最终)
代工 2002/Q2
华邦 Fab6 DRAM 2002/Q1
台
湾
旺宏 Fab4
20(含8吋
厂,Fab3)
Flash,Mask
ROM 2001/Q2 2002
世界先进
Fab2(同台
积电
Fab12)
25~30
DRAM
,代工
2002/Q1
力晶 Fab2 15 2000/H2 2002/Q1
南亚 Fab3 25 DRAM 2003
Fab3-2 25 DRAM ~ 2001/Q4
茂硅集团
Fab4
(加拿大) 25
系统芯片
~ 2001/Q1 2002
硅统 Fab2 - -
PC芯片组
、绘图IC
2001/Q4
Source:全球电子报《研究中心》整理
◆ 三星认为 2001 年第三季量产技术方成熟,Sony 鼓吹小型
生产线
南韩业界向来是扩厂的急先锋,在12吋晶圆厂的建设上,自不落人后,出乎意
料的是三星在多个12吋厂的建设计划上,并非以其所擅长的DRAM为初期的产品,
而是以逻辑产品为主,三星的理由是DRAM需多形成电容,此制程程序容易造成
瓶颈。三星认为12吋厂建设的主要考量因素在于设备的成熟与否。在2001年第2季
时,所有的装置或可达量产的层次,在第 3季后方可正式迈入量产,三星是在1999
年第三季时导入实验性质12吋生产线,大致可达60%的良率,并搜集了304个相同
项目数据,只有34个有问题,当中有14个较难解决,待逐步克服后,即可迈入量
产的阶段。
Sony则强调小型生产线的12吋厂具有较高的生产效率。该公司以为半导体市
场的主要产品已由内存日渐转向至逻辑产品,特别是系统芯片,市场年年激增。
至于芯片和CPU、DRAM的型态不同属于多样少量,比DRAM、CPU等泛用产品的
需求变动来得激烈,故未来半导体市场的生产应重视高效率,低投资风险和更具
弹性的生产机制,小型生产线正好能满足上述需求,在Sony的定义下,月产3000
片最符合高效益。
日立和联电合资的Trecenti看法和Sony相似,唯认为初期月产7000片最适宜。
依照其对8吋转换成12吋的投资效益评估,月产7000片可保持最起码的效益,低于
此规模效率就会减少。7000片×12吋换算成8吋即有1万6千片之谱,已不算小,却
能依照当时市场状况调整产能,较能贴近半导体循环周期变化,减少过去预测失
准所造成的投资风险。
◆ 2003~4 年后应是构建 12 吋厂较适合时机
目前对12吋厂的疑虑大多来自于设备及技术的不确定性依然存在。日本大部
份的半导体制造商在2000年5月时,大都同意有八成的12吋厂设备已经完成就绪可
以量产,但CMP(化学机械研磨)装置的完成度仍低,令人担忧。当然技术的问
题迟早可以解决,切入的时机却和能否成功息息相关。
迈入更大尺寸晶圆的动机在于取得更好的生产效益,降低成本。依据Intel的说
法,一片12吋晶圆的晶粒产出是8吋晶圆的倍,每晶粒的成本可以降低30%。如
果未来数年内,AMD无法带来更大的压力,Intel仍可在CPU的设计上占有优势,
而欲维持近乎寡占地位的Intel绝对需要更多新的12吋厂;一方面降低成本,增加对
AMD低价策略的竞争力,另一方面满足市场成长的需求。
12 吋相对于 8/6 吋的晶粒产出效益(以 DRAM 为例)
尺寸别 面积比
可容纳64M DRAM
的晶粒数/比率
128M DRAM
的晶粒数/比率
6吋 1 222/1 93/1
8吋 404/ 195/
12吋 4 959/ 454/
Source:日本IDC
CPU对Intel是个独特的个案,该公司受到半导体景气与否的影响,要比其它业
者来得低。可是大部份的业者并不具备Intel此近乎独占又量大的产品条件,受景气
波动的影响大,在12吋生产线的高产出、低成本正面效应尚未发生的情况下,半
导体供过于求的现象恐将先行发酵,那么12吋厂的优点不仅荡然无存,还反而会
变成沉重的负担。
依照WSTS 2000年5月的最新预测,半导体市场成长在2000年达最高峰之后,
将往下滑落。大部份的业者赶在2001~2年开始生产,而随即而来的一年后可能出
现需求减缓,将面对较大的风险。因此,考虑设备的成熟度和景气循环问题,或
许2003~4年以后是开始构筑12吋厂较正确的时机,两年后在产能渐迈入高峰时,
应可衔接下一个景气周期。
当然每个业者在决定12吋厂的兴建时,未必把时机列为第一优先考量。联电
把和日立的合资案,视为策略性的跨国合作,并借重日立在业界的威望,顺道成
为进入12吋量产的第一家业者。台积电在12吋的规划原本较为保守,受到联电/
日立案的刺激,不惜一切要争回一口气,乃提前在Fab 6B装机,争面子而不争里子
的味道十足。
8 吋转移至吋 12 吋晶圆厂的成本结构差异
铝/SiO2 铜/Low-k
μm μm μm
每片晶圆成本(美元) 1437222 1697 2122
8吋
平均每平方公分成本
每片晶圆成本(美元) 2303 2663 3328
12吋
平均每平方公分成本
每片晶圆成本增加率 60% 57% 57%
8吋转换至
12吋 平均每平方公分
成本增加率
-29% -30% -30%
Source:Sematech
在1998年半导体跌落谷底而奄奄一息的旺宏,因Flash而在2000年咸鱼翻身,
藉12吋厂取得和三菱合作的着力点。茂硅则以在加拿大的投资,做为旁及于茂德
的另一事业主轴,唯其技术来源和合作伙伴对象仍是一团谜,未来这些热衷12吋
厂的业者是否仍能维持热度,恐要令人怀疑。
不过也有人认为在2000~2002年当中,8吋厂的投资明显减少,12吋厂又来不
及衔接的情况下,将产生空窗期,半导体产能将有再陷入不足的可能性。故未来
的供需变因将更显复杂。
全球半导体市场预测
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
市场规模
(成长率)
137203
(4%)
125612
(%)
149379
(%)
- - - -
1999秋预测 - - - 172254
(%)
199146
(%)
223485
(%)
-
2000春新预测 - - - 195656
(%)
234416
(%)
266287
(%)
288979
(%)
Source:WSTS/全球电子报《研究中心》整理 单位:百万美元
封装制程对半导体产业结构影响日巨
传统上和测试一样,封装只是半导体产业中担任支持的工作,以配角的成份
居多,跨入障碍高的晶圆制造和设计咸被视为附加价值最高的主轴。可是从单位
投资效益的角度来看,晶圆制造未必比封装划算。晶圆制造的前段制程,必须耗
费较大的资金投注制程的微缩化。依照摩尔定律,每18个月IC的性能就得挺进两
倍。经济学人杂志曾指出半导体是全球罕见,价格滑落速度最快的产业。业界投
注大部份的心血和资金在前段制程微缩化,所换得的是每单位晶粒单价之快速下
跌。可是反观封装,多年以前,每一个接脚封装的平均单价是2美分,现在却还能
维持美分。在前段制程更复杂化的同时,后段制程也因接脚数目的大幅增加,
大幅增加困难度。
未来在半导体制程上,前段将不会是唯一的最高门坎,后段的障碍亦会愈来
愈高,不能再以轻视的眼光待之。换言之,封装将会迈入高附加价值的时代,我
们绝不能忽略其地位的提高和对半导体、电路板相关产业的冲击。
◆ 封装产业特性愈来愈神似晶圆制造
透过前段制程的快速脉动,可以使闸极数目累进以提高性能的晶粒面积控制
在适当的范围内,方能减少散热和控制制造成本。另一方面,同样基于制造成本、
散热和系统轻薄化的考量,若干芯片必须透过制程微细化进行整合,成为单一芯
片。于是在性能提升或功能增加,以及整合必然性的两造因素推动下,芯片的接
脚数目跟着大增加。前段所面临的高密度闸极数工程问题,即形同后段的高密度
接脚一般。
于是近年来有BGA的封装方式,使用在接脚数极多的高速CPU和ASIC上,最
多可比传统封装技术减少八成面积。部份对封装面积十分苛求的应用场合,如行
动电话手机、数字相机和数字摄影机,则更进一步沿袭1995年Sony率先使用的CSP
方式。当时Sony把18颗芯片封装在一极小的空间里,其实和晶圆制造一样,封装
也讲究更小更快(指讯号传送)和更便宜。
◆ 高附加价值技术市场成长快速
封装的高附加价值化可以反应在其市场规模上。Dataquest预测1998年封装和
测试的市场为200亿美元,2000年竟可成长至400亿美元,成长幅度远逾整体半导
体产业,也高于晶圆代工业,高难度的封装技术所占的比例还不显著,但是市场
的扩张速度却很惊人。
Prismark Partners估计BGA现在的出货量大约只占全部IC的%,毕竟需要
BGA封装的产品仍有限,但依VLSI Research的预测,1999年BGA的亿美元市场
可膨胀至2004年的40亿美元规模。BGA的每接脚单价当然比总平均单价来得高,
大约1美分,又因接脚数目众多,平均每颗芯片的BGA封装价格可达20美元。
愈能迈入高难度封装技术的业者,愈能明显地提高营收比重和获利能力。相
对地无法跨入门坎的业者,将面临单价滑落和出货量成长出现瓶颈的双重压力。
◆ 美日业界重视对封装技术程度历来罕见
封装技术已然到了革命性的关键时刻,另可以由和系统芯片(System on a Chip;
SOC)的竞争一窥究竟。近年来国内外不少业者口中老是挂着系统芯片,彷佛能
与之沾上边,就能掌握未来。可是在1998~1999年热门到极点的系统芯片,业界钻
研愈深,愈感窒碍难行,特别是在μm以后,即使耗尽所有可能的资源,亦无法
保证有绝对的把握。业界逐渐以为系统芯片仍需长时间的努力才能逐渐成型,现
阶段恐只能着眼于利基市场。
诸如Lucent和IBM等美系代表性业者,宁以积极发展高速的相互连接和尖端封
装技术将数个芯片包在一起,变成虚拟的系统芯片,可以避免花费巨资在SOC前
段制程上,不仅投资金额少,开发时间也较短,减少风险。
不只是美国如此,擅长轻薄化产品而一向走在封装技术前头的日本,该国政
府破天荒在2000年元月初,决定将拨款5000万美元,投入封装技术的研究,是官
方补助的首例。有鉴于封装技术并无标准化,如全球发展中的CSP就有50种以上,
日本政府期模仿美国,促进日本业界在各种封装制程环节的合作,并尽可能纳入
国家标准体系,方较能藉由业界群体力量,强化开发成果,有效增加量产效益。
◆ 封装委外生产的比率将持续攀升
封装技术障碍的日渐累进,其产业特性将犹如晶圆制造的翻版。封装技术未
能跟上脚步的IDM业者,将和过去的晶圆制造一样,不得不将封装制程外包出去。
唯以往这种委外生产,不少成份是考虑产品低阶低价,不符合制造成本效益所然,
但是将来却可能是转向高阶封装产品的产能释放。
可预见封装外包的成长幅度大于整体封装业,当然也形同晶圆代工的投资、
产能成长高于IDM一般。只是封装不像晶圆代工一样由台湾业界首创并占据绝大
部份的市场,国际间早有类似Amkor、OSE、ChipPac或Siliconware等重量级封装专
业大厂的存在。
现在的走向是封装愈走愈专业,或许对专业业者是个好的迹象。然而就是因
封装技术的进步程度的急切性超越以往,将来必会走入晶圆级(Wafer level)的封
装,方能突破现有封装物理性的限制,反而使球落在晶圆厂上。故Dataquest预言
封装产业最后得并入晶圆厂辖下,甚至在2010年时,印刷电路板产业亦可能不复
存在。
◆ 晶圆代工业者将支配封装业的发展
台湾的晶圆代工业的角色在全球IC制造环节里的地位,随着产能占有率的提
高而增加,可从现在的10%,在未来10年内挑战40%~50%。相对的台湾晶圆代工
在晶圆级的封装走向有相当大的影响力,或者说将来不管是台积电或联电,两者
间的竞争不再只限于晶圆制造,后段的封装制程亦将成为支持客户必备的利器。
尤其台湾晶圆代工向来制造的产品大都偏向中低阶IC,高接脚数的CPU、ASIC
或SOC的比率并不高,现在也仍未深刻感到掌握高阶后段制程技术的绝对必要性。
但是随争先抢入更微细制程和铜制程,上述三大产品势必成为台湾晶圆代工业者
锁定的目标,未来若无法同时提供够格的封装制程,将明显丧失竞争力。故两大
业者势必尽早拟具因应策略,甚至在其搭配合作的专业封装伙伴缺乏足够的能力
提升技术时,恐需先伸出援手,或者索性内部自行先行开发,再转移技术给这些
协力厂商。晶圆代工业者和封装业者之间的关系恐因此变得愈来愈微妙,如同和
光罩业者间紧密的关系一般。累积资源愈来愈大的晶圆代工业者犹如天之骄子,
未来却得面临接踵而来的各种新挑战。在资源充份整合之后,晶圆代工业者竟走
回头路变得愈来愈IDM化,实始料未及。
以上的分析,可以了解系统芯片只是半导体产业演进中,增强产品竞争力的
「手段」,而不是「目的」。由封装技术势力的抬头,可以充份验证此一观点。
在未确切审视整个半导体的脉动前,凭单向思考即武断下结论,是十分主观的说
法。
半导体产业的垂直分工趋势预测
现在 下阶段(2005年?) 下下阶段(2010年?)
产
业
型
态
.晶圆厂
.封装厂
.印刷电路板制造
.晶圆兼封装厂
.印刷电路板制造
.彻底垂直整合为全方位
服务
指
标
.前十大IC公司的主要
营收依靠少于三种的
IC产品
.IDM和专业设计/晶
圆代工两型态势均力
敌
.芯片-封装-电路板模
式完全消失
.专业IC设计公司挤全球
前十大IC公司
.专业晶圆代工生产全球
四~五成之芯片
Source:Dataquest;全球电子产业透视《研究中心》整理
全球 IC 封装市场(依种类别)
1998 1999 2000 2001 2002
1998~2002年
平均复合成长率
Plastic DIP 1,959 1,222 900 544 418 %
Ceramic DIP 137 120 100 95 86 %
QFP 14,187 13,429 12,989 12,119 11,654 %
Ceramic chip carrier 18 12 9 7 4 -26%
Plastic chip carrier 641 566 489 320 280 %
SO 34,516 35,989 38,300 42,000 46,000 %
Ceramic PGA 134 109 101 94 89 %
Plastic PGA 98 81 70 62 50 %
Ceramic BGA 194 278 378 444 504 %
Plastic BGA 2,664 3,400 4,321 5,900 7,600 %
Bare chip 3,042 3,700 4,180 4,400 5,000 %
Chipscale(CSP) 356 1,020 2,300 4,500 6,500 %
Other 1,983 2,560 2,900 3,090 3,300 %
Total IC units 59,929 62,486 67,037 73,575 81,485 %
Source:Dataquest 单位:百万颗
低耗能PC用CPU的发展与竞争
由于1998年的低价PC风潮影响,虽1999年半导体景气的依然低迷,但并未使
Intel丧失多少战力,起码还维持82%左右的X86 CPU的占有率。在2000年以后,大
家注意的目光似乎不在Intel能囊括多少占有率,而是其如何因应更多的环境变化和
对手顺势揭竿而起的新挑战。
过去Intel面临的对手,不管是AMD或Cyrix,都是复制Intel的产品线,再以低
价来创造和Intel的差异化,由此切入市场,瓜分Intel的占有率。1999年下半年时,
情况略有改变,AMD以异于Intel总线架构的Slot A,以及更高频率的产品线
Athlon,首次摆脱被动而蜕化为主动的形势。不过AMD仍未改变Intel传统上追求
性能成长,以扩大市场的模式,直到Transmeta在2000年初的神来之举Cursoe的发
表。
1998-1999 年 X86 CPU 出货量排名
1998 1999
厂商/年
出货量 占有率 出货量 占有率
Intel 82% 82%
AMD 11% 13%
Cyrix 4% 3%
IBM 3% 2%
Total 100% 100%
Source: Dataquest 单位:百万颗
◆ X86 省电化有实际的困难
Transmeta是采逆向思考的方式,不再如Intel对手复制Intel产品的模式,而是将
省电列为最大诉求,功能摆其次。700MHZ的Crusoe其功能大概只相当于Mobile
Pentium III 500MHz的等级。尽管性能表现不如Pentium III,Crusoe却可紧抓住市场
日益重要的超薄Notebook和类似PC走向的可携式IA产品。这些产品本来就毋须更
高性能的CPU,相对需要的却是更长的电池使用时间,来彰显其便利性。
Intel并非没有注意到此市场的特别需求,只是碍于X86架构的高复杂度和产品
延续性,只能以治标的方式尽量降低Mobile Pentium系列的功率消耗,如QuickStart
省电模式和在2000年初开始启用的SpeedStep。Intel在Notebook领域的独占性更甚
于桌上型,在没有强力竞争对手的情况下,上述省电的处理方式,并不是完全因
该特定市场区隔而设计,而是使PC业者能减低散热设计的困难度,有利于成本的
降低和缩短研发时间,当然就能促进Intel CPU出货之顺利。
Intel另有StrongARM可使用在IA产品上,但仍不适用在PC领域上。这个介于IA
和超薄Notebook的灰色区域,恰是Transmeta可以发挥的地方。部分PC业者在验证
Crusoe的可行性后而决定采用,使Intel面临新的威胁,遂在2000年五月发布新的
Mobile Pentium III 产品,宣称省电效能不在Crusoe之下。
◆ Pentium 之省电效果仍不如 Crusoe
这是Intel在1999年为对抗AMD低价格策略而匆促推出Celeron迎敌之后,于
2000年再次因应对手挑战而被迫主动出击的一次行动,不过业界不认为Mobile
Pentium真能达到比Crusoe省电的效果。Intel宣称分别在AC功率模式和SpeedStep最
佳化的情形下,750/600MHz Mobile Pentium 的功率消耗各为和,而
600/500MHz则各为和。600/500 MHz在使用SpeedStep电池模式下,功率
消耗会远低于750/600 MHz,系因其电压使用, 而非后者的。
而新款的650MHz和600MHz的MobileCeleron,并未附加SpeedStep,在的
情况下,功率高达3W。但上述数据系在20%的工作周期下测出,实际上PC业者仍
需依据其热设计功率(TDP)来做设计。如此,Mobile Pentium III之750/600MHz和
600/500MHz的功率消耗分别为和 ,Celeron级的650 MHz和600 MHz则
各为14W和13W。但Crusoe的667 MHz却只有。
低电力消耗的三种 Notebook PC 用 CPU 比较
厂商别 Transmeta Intel AMD
产品名称 Crusoe(TM5400) Mobile Pentium III Mobile AMD-16-1+
动作频率 700 MHz 600 MHz 550 MHz
电源电压 ~ ~ ~
电力消耗控制动能 LongRun SpeedStep PowerNow
动作频率和电源电
压更换方法
纪录器 专用端子 纪录器
可能的频率数目 16种 2种 8种
DC-DC转频器之控
制端子
5个 无 5个
Source: Nikkei Electronics
◆ Transmeta 持续扩张生产线
上述比较仍不尽完全公平,Crusoe CPU已和北桥做整合,但所有Mobile
Pentium和Celeron,其CPU和北桥是各自独立的。事实上Crusoe在先天的设计上,
的确占尽了省电的优势。Crusoe所使用的Code-morphing软件和LongRun硬件,一
方面可减少晶体管数目,降低晶粒面积,另一方面整合进CPU的北桥,可依执行
时的频率调整电压大小。反观Pentium III或Celeron,在晶粒面积上吃亏,北桥在任
何频率状况都一样维持高压,自非省电的最佳化。受制于架构上的原始设计,Intel
仍只能以性能为诉求,终究难以省电为号召。
在2000年六月底所举行的 「 PC Expo」 中,已有日立、IBM和NEC推出搭
载Crusoe的Notebook试制机种,拟于2000年秋发售,富士通则开发出Crusoe主机板。
IBM表示,使用Crusoe的Notebook,在标准电池的搭配下,可跑八小时,但是同频
率的Mobile Pentium III只能维持四小时。上述Notebook属于超薄等级,使用吋
至吋面板。
Transmeta在会场上更进一步透漏,2002年前整个产品线的规划状况。在新的
CPU中,将二次高速缓存由原来的128KB增加为256KB,预定在2000年10月出货。
由于二次快取的容量增大,可以减少全内存数据接取的次数,而降低功率消耗,
并减轻利用软件执行X86指令和VLIW指令变换时所导致的性能恶化。
◆ 真正得胜点在于对系统产品的支持
Intel在2000年历经更多的挑战,不只是低消耗CPU,遭逢Transmeta的竞争压
力;Direct Rambus DRAM 也承受来自DDR DRAM阵营的挑衅﹔芯片组的占有率
大大不如从前。这些情势的转变并非Intel的竞争力不够,而是Intel无法在短期内,
适应整体产业型态多元化而使重心发散的效应。Intel不会如此轻易的被击倒,只是
在短期内既有势力恐有被蚕食之虑。Intel应该学习如何去芜存菁,守住其核心事业。
当然Transmeta 已有不错的开始,并拟以拉长生产线,长期对抗Intel。AMD在
Notebook方面本就没有什么大作为,并非其事业重心所在,却可以仿效Intel的模式,
开拓发展空间。不论是Transmeta 或AMD,即使有好的CPU问世,仍需在客户支
持和系统产品的设计配合下,耗费相关的时间和资源,不易在短期内展现绩效。
而像Transmeta这样的小公司,要能一方面扩充产品线,延伸战果,另一方面又能
充分支持系统产品的开发,恐非易事。
LSI产业动向剖析
在过去所谓的PC时代,LSI产业的发展以个人计算机为主轴,主要产品不外是
微处理器与DRAM。但在因特网风潮兴起,后PC时代登场后,所有的信息产品都
必须具备连网的功能,传统以PC为核心的LSI产业,也将逐渐转向因特网发展,过
去由微处理器与DRAM建构而成的半导体势力版图,也面临了重大的变革。在此
背景下,主要业者纷纷调整脚步,重新分配经营资源,以求能在激烈的竞争中,
取得机先、永续经营。
◆ 网络时代的到来对 LSI 产业产生重大影响
因特网登场虽然已有一段不算短的时间,但真正对LSI产业发挥影响力的时间,
恐怕将从2000年开始。这一点可以从相关产品以及硬件厂商的动向中,获得明确
的印证。
在相关产品的动向方面,2000年以后登场的信息产品,基本上都将以上网能
力为基本诉求。不仅是传统的PC,几乎所有的产品,都可望将连网的通讯功能列
为基本项目。除现有的行动电话(WAP手机)、电视游乐器(PS2、X-Box等)、
PDA、汽车导航系统等产品外,在数字播送与家庭网络概念的发展下,DVD播放
机、数字电视、STB,甚至冰箱、微波炉等传统家电,也都将连接上网,发挥加值
的功能。
而在硬件厂商的动向方面,NEC已明确宣示,今后事业重心将由硬件销售转
型为「提供网络相关应用领域解决方案的服务业者」,而富士通、日立制作所等
日本主要电机厂商,也相继于1999年提出类似的方针。而在欧美厂商方面,美国IBM
积极推展名为「e-business」的因特网解决方案,其它诸如摩托罗拉(Motorola
Inc.)、德国西门子(Siemens AG.)等主要业者,也都积极朝此一方向发展。
随着LSI的主要应用领域逐渐由PC转移至网络相关产品,对于LSI产业的生态
也产生了重大影响。为了转换产品的结构,相关业者不得不将经营资源重新组合。
网络时代 LSI 业界生态的改变
时 期 1999年以前(PC时代) 2000年以后(网络时代 )
应用产品 个人计算机 网络产品
产品结构 微处理器、DRAM
系统LSI(混载内存之LSI或mixed
signal )、闪存
人 组织
产品导向
(于国内生产)
应用领域导向(于当地生产)
制程 微细化
采用SiGe Bipolar、SOI等新材料、微细
化
芯片 芯片间接口的高速化 混载内存或mixed signal
设计 针对特定用途个别设计 以IP为基础,重复利用
工厂 大规模生产线 大规模或小规模生产线
物
芯片供
应体系 供货通路不透明
于单一网络上统筹管理芯片
供货通路
三
大
经
营
资
源
钱
投资
分配
大部分投资于工厂
分散投资于工厂、购并、技术合作
以及IP权利金
Source:Nikkei MicroDevices
◆系统 LSI.闪存跃居主流
在产品结构方面,PC时代是以标准化的微处理器与DRAM为主角。此一时代
芯片最关键的要件就是处理速度。而在今后的网络时代,芯片除了追求高速的处
理效能外,同时也必须兼顾低耗电量与低生产成本。这主要是因为应用产品本身,
以及产品的使用方式,均与过去大不相同所致。
首先是应用产品形态的改变,例如在网络的终端产品方面,近来以因特网通
讯功能为主要诉求的可携式产品(如PDA、电子邮件专用终端产品等)陆续登场。
由于产品强调携带的便利性,因此需要低成本、低耗电,同时具有高处理效能的LSI
芯片。而在网络基础硬设备方面,随着频宽的不断提升,对于电力的耗损情况也
愈趋吃重。因此基础硬设备对于LSI的需求,同样也须兼顾高速与低耗电。为了实
现上述需求,将过去外接的DRAM与模拟芯片整合为一的系统LSI,于是应运而生。
在产品的使用习惯方面,随着因特网的普及,对于资料的处理方式也逐渐改
变。几乎每个使用者都有从网络撷取数据的经验,而随着多媒体的发展、频宽的
扩充,每天均有大量的文字、音乐、影像、动画等数据在网络上流通。在此背景
下,储存上述数据的内存,特别是快闪记忆(Flash Memory)的需求因而急速成长。
◆经营资源重新组合
随着产品主流逐渐由微处理器、DRAM朝向系统LSI、闪存发展,为求获得最
高的生产效率,全球LSI业者也不得不考虑重新分配经营资源。以组织为代表的
「人」、以技术为代表的「物」以及以投资分配为代表的「钱」等三大经营资源,
都将面临根本性的变革。
网络时代 LSI 厂商经营资源之变化
經營資源「錢」的變化(投資分配)
工
廠
投
資
IP權利金
技術合作
企業購併
工廠投資
PC 時代 網路時代
經營資源「人」的變化(組織)
產品導向
應用領域導向
ASIC
行
動
電
話
數
位
消
費
家
電
骨
幹
網
路
設
備
微處理器
微控制器
PC 時代 網路時代
首先在「人」的动向方面,企业组织将由PC时代的「产品导向」转变为网络
时代的「应用领域导向」。此外,芯片的研发据点也不再局限于本国,而逐渐转
移至最适合的区域。特别是系统LSI业者与LSI使用者之间的联系十分重要。例如
东芝半导体社长便表示,「骨干网络设备用途的LSI,便应该在美国设计,而非日
本」。
其次是「物」的动向。在设计技术方面,由传统针对单一产品从头开发,逐
渐转变为以IP基础,重复使用智能财产权。而在生产线方面,传统的微处理器、
DRAM产品,由于必须达到量产规模,因此生产线必须持续扩充。但网络时代的LSI
厂房,除须具备大规模生产线外,也必须配置小规模生产线,以缩短芯片的研发、
生产周期。最后则是「钱」的动向。过去业者的投资,主要均挹注于工厂厂房与
生产设备,以求能大量生产微处理器与DRAM等标准型产品。但在今后的网络时
代,为求确保竞争优势,相关的网络、通讯技术,购并、技术合作、IP权利金等,
都是除了工厂之外,必须留意的投资项目。例如全球LSI龙头Intel,在1999年一年
之内,便先后购并了9家网络相关业者。
1999 年 Intel 购并企业一览
购并的企业 购并后取得的技术
美国Shiva Corp. 远程访问(remote access)技术
美国Level One Communications 通讯用IC技术
美国Dialogic Corp. 服务器网络技术
美国Softcom Microsystems ATM/SONET技术
美国NetBoost Corp. 高速网络技术
美国Stanford Telecommunications之
电信零组件部门
Wireless Cable与广域网络技术
丹麦Olicom A/S之
高速以太网络研发小组
高速以太网络(Ethernet)技术
美国Ipivot, Inc. 因特网技术
美国DSP Communications 行动电话DSP相关技术
Source:Intel;Nikkei Microdevices
◆全球业者积极布局
从前文的说明中可以了解,网络时代已对LSI业界的生态,乃至于业者的经营
策略,产生了重大的影响。在势力版图重新洗牌,经营资源重组的情况下,全球LSI
业者纷纷拟定各自的发展方向,积极布局,希望能于网络通讯时代胜出。在景气
看好的前提下,优劣胜败之分,仍有待一段时间之观察。
台湾半导体产业评析
赴中国大陆投资晶圆代工厂对台湾产业的影响
近日来台塑家族的宏仁集团欲赴中国设置8、12吋晶圆代工厂消息曝光并经媒
体披露后,广为业界所讨论,震撼力远超过之前大同集团在竹南地区的志同半导
体投资案。对于产能需求望眼欲穿的国内专业设计IC业者而言,台塑案或许无助
于燃眉之急,但能拥有另一个潜在的新选择,总是另一条活路,然事实恐非如此。
讨论中国大陆在晶圆代工方面的发展,对台湾业界的威胁并非第一次,其实
不只是半导体制造,任何高科技产业移转至对岸都难免成为话题,只是这次是真
要付诸实施,且由台塑体系发动,不再停留在纸上作业。各媒体对其利弊多少有
所探讨,但未必有深入地切入关键点做分析,在此我们尝试先由市场定位来解析。
◆ 晶圆代工市场定位差异大
同样做专业晶圆代工,在市场定位上仍有区隔。以两大龙头台积电和联电而
言,其产品生产属性为多客户、多样化制程技术和单一产品少量生产,在此姑且
称为「复杂性代工」。这种定位的进入障碍最高,最大的优势是提供一次购足服
务(One-stop shopping),属于全方位走向,几乎可含括各类型客户,从大型IDM
(如NEC、Philips、Lucent等)到小型IC专业设计公司(如伟诠、义隆等);也可
概括高低阶不同层次的产品,由高阶的CPU到最低阶的电卷门遥控IC,或由特殊
制程的内嵌DRAM到高压制程的LCD驱动IC,或从混合模式制程到不挥发性内存
等。
另一种相对方式可叫做「单纯性代工」,特色是制程和产品种类少,但为单
一产品大量生产。如茂硅6吋厂转型为替Sharp代工STN型驱动IC,或力晶专为三菱
代工DRAM,都是典型的单纯性代工。不过单纯性的代工还是有层次的差别,如
DRAM走的是尖端型制程路线,而驱动IC则使用老旧制程。
故这里再把单纯性代工区分为尖端型和老旧型,原则上单纯性代工只要开发
一、两样制程即可大量生产,进入障碍较复杂性代工低;但当中尖端型的附加价
值比老旧型高。
◆ 初期只能生产少样多量化产品
新兴的代工业者通常只能从单纯性代工做起,唯受制于高科技设备进口的管
制,在中国初期经营模式不得不偏向老旧型单纯代工。这种方式对台湾两大龙头
的冲击最小,甚至可以忽视不见,就如同茂硅或立生从事驱动IC代工,或现有在
中国的外资代工晶圆厂(如上海华虹),对台积电和联电几乎没有影响。
毕竟这些公司所生产的产品种类,如驱动IC,在两大龙头的所有产值占有率
恐怕还不及1%,况且代工客户对象也未必重迭,如茂硅和立生的代工来源为Sharp
和TI,据悉并未在两大龙头下驱动IC的订单。此外即使发生客户争夺战,具有一
次购足服务优势的两大龙头并非完全挨打。以客户的角度来看,多样产品一起下
在同一晶圆代工业者,除非数量惊人,否则总比下在多个不同代工业者的好,在
后勤支持上才毋需不必要的过度支出。
台塑家族唯一的半导体厂经验为南亚科技,但只有DRAM制程,并无逻辑产
品的实际经验,故在中国的新厂传说将由昔日的合作伙伴Oki提供技术,唯Oki的
制程技术在日本只是第三流。在上述种种条件下,皆限制台塑只能在老旧型单纯
代工上发挥。实际上以台塑传统在石化业的经验,确实比较适合单纯型代工,即
少样产品大量生产,也符合中国当地市场的型态。所以在初期的数年内,或许3至
5年,和台湾代工业的型态仍有明显的区隔。
◆ 冲击最大未必是台湾两大代工业者
以中国大陆的电子产品状态,众所皆知,仍有极大市场空间待开发,如超廉
价的PC或简化过的IA产品、DVD等数字消费产品。所有半导体公司在大陆设厂都
是放眼在此,希望能透过少样而大量的经济规模生产模式提供最便宜的IC。以IC
的制程层次,~μm已足够应付DVD等数字消费产品和PC外围芯片的生产,
如DVD-ROM芯片组以μm即可,PC音效用控制芯片只要μm,玩具用控制器
用μm也够了。上述产品的设计都是台湾业界所擅长的,也属于准许在中国生产
的制程范围。当中只有CPU仍无法在中国生产。
以这种观点,可以了解台塑家族前进中国市场的用心,不只是宏仁集团,威
盛亦然。然这种以中国市场为目标的较低阶规格,廉价属性的产品,本非目前台
湾两大龙头所乐于承接的订单,更何况是在2~3年后。
若以较正面的眼光来看,或许可视台塑此举为台湾IC设计业前进大陆市场的
桥头堡;负面影响恐是其将成为吸引中国留美人才回国,创设IC设计公司的诱因,
反而直接冲击到台湾业界。故到大陆设立晶圆厂,真正受冲击最大的未必是台湾
两大代工业者,反而可能是IC设计业者。因此,这是一个全面性的问题,如果到
大陆开天辟地,势不可免,那么若能着眼于分工的角度来进行,使两岸能同时受
惠,反倒是我们需要思考的重点,而非一味坚持「威胁论」。
◆ 对 IC 设计潜在的威胁较大
以上系以整个环境和竞争关系来讨论。回过头来盖晶圆厂还是得靠真本事。
从老旧的单纯性代工迈入老旧的复杂性代工,以至于多元化的复杂性代工,层层
都不容易,只有演变到最后多元化复杂性代工,才能真正威胁台湾的晶圆代工业。
除了台湾两大代工厂,加上Chartered之外,并无任何一家业者,包括IDM,能有相
当的把握可以在中国复制多元化复杂性的代工业务,更不用说对逻辑产品晶圆制
造毫无经验的台塑体系,甚至结合东芝技术和台湾资金的投资案,即使坐拥日本
技术来源,都未必能顺利运转。过去东芝技转世大未臻理想,即可理解其困难度。
盖整个半导体制造牵涉层面甚为广泛,只抓住几个要点未必就能成事。否则
过去几个外商IDM投资案早就该在中国成功了。如今或许是经营团队换成台湾人,
可惜这些人士未必是曾长久浸润在专业代工且能独当一面的老手,欲另打下一片
天并非不可能,只是需要相当长的学习时间。
我们不必过虑其对台湾代工业的负面效应,反而可能刺激两大龙头更努力提
高竞争力,拉大和中国代工业的差异化。该令人担忧的应是此举带动中国设计业
的生机,产品线和台湾业界完全重迭的效应,这种整个从制造到设计的完整架构
(infrastructure)建立才是全面性威胁台湾的主动力。
◆ 诱因十足,时机未必适合
台湾的IC设计业者未必乐于见到台塑/宏仁案的成立。如果此案是和威盛的发
展紧密结合,这种组合反而是其它IC设计者的共同对手。原因是威盛志在大陆市
场,其产品线势必不断扩大,已渐由PC芯片组、Ethernet、CPU渐而DVD-ROM芯
片组、IEEE 1394。台湾设计业者若妄想靠台塑得到另一代工来源,恐会大失所望。
实际上以台塑过去的作法,对同业的排他性是很高的,以早期南亚科技的STN LCD
等成立为例,许多下游的LCM业者获得南亚的高度承诺将充份供应LCD面板;没
想到后来南亚也做LCM,并不再供应LCD面板,反成LCM业者的敌手。因此台塑
家族在市场的定位上需要相当的智慧。
总之,赴大陆投资晶圆厂,绝对有成功机会,但难度不会因选择了大陆而降
低,也未必掌握较多的优势。其最大的潜在诱因在于内地市场广大、人工便宜、
可运用的工程师人力资源丰富和可直接支持在中国生产的各种终端系统产品。然
而欲达到上述结果前,必须克服中国半导体工业基础建设的落后,当中的额外资
源的耗费和风险,是否能由上述优点来弥补,恐仍是疑问。
台湾专业晶圆代工业发展的限制与突破
每年的春季是台湾两大晶圆代工业者─台积电与联电,在新进制程较劲的时节,
盖两家公司都会在四、五月举办Workshop,验收过去开发新技术的结果。已跨身
世界一流制程水准的两大业者不仅做业内竞争,甚至常和IDM做比较,以彰显其
技术领导地位。台积电开始迈入晶圆代工的11年来,和IDM的制程差距的逐渐缩
小。不过在半导体制程进入μm以后,技术障碍比过去高很多,关键性的问题
不再只是集中在制程微缩化而已,其以新材料克服物理上的限制更是最切要的课
题。在材料上欠缺较深入而完整研究的台湾业界,未必能和根底扎实的IDM一较
长短。
◆ 台湾代工业先进制程定义不够周延
其实台湾晶圆代工业者在企图塑造制程领先的形象时,都患了严重误导媒体
的毛病。不论是台积电或联电,都曾声称领先Intel跨入μm或μm制程不等。
这种讲法,都回避了产品种类和是否实质已进入量产两种相当重要的基本比较。
实际上诸如Intel、NEC或IBM等一流IDM业者,很少刻意去强调其先导性制程的进
度,因新制程是为未来设计的新产品所用,未实际运用来大量量产,都不算是实
用化制程。故这些公司通常是利用初次使用新进制程开始量产某新产品的时候,
以介绍新产品的名义顺便介绍该制程。正如Intel近年来Mobile Pentium以最新制程
来生产,在其定义上,都是可月产数万片的×86级Mobile CPU,视为迈入下一新制
程的新里程碑。
◆ IDM 制程技术仍明显领先台湾业界
反观台湾代工业界定义先进制程开始生效时间,大都只是月产数十片到数百
片的规模,且产品种类大都是Xilinx或Altera的PLD或SRAM,这些产品的闸极排列
十分规则,即使其极数比x86级CPU多,要达到相当的良率远比x86级CPU容易很多。
故台湾两业者所称的领先Intel跨入下一代制程根本在定义的立足点上完全不同。事
实上Intel是不会也没有必要公布内部先导制程技术的进度。当然晶圆代工业有绝对
的必要得向客户清楚交待发展蓝图,以争取更多的合作机会,但过渡宣染,似乎
有点自我膨胀。
若要把台湾代工和Intel制程差距做比较,最好的例子是x86 CPU。自1999年中
旬威盛买下Cyrix和IDT之后,曾公开表示将会委托台积电以μm切入代工CPU。
时过近一年,台积电制的威盛CPU并未真正在市面上出现,实质上威盛的CPU是由
NS所代工,显示台积电在×86 CPU制程经验不足。众所皆知威盛的CPU频率等级
和Intel已有好几个落差,两相比较台积电和Intel的技术落差由此不言而谕。同理联
电和IBM、Infineon的技术合作案,也曾被指为和联电以往宣称技术直追IDM的说
法相互矛盾。
◆ 制程技术因应 IC 设计与应用而生
晶圆代工的模式在先进制程技术的追求上,确切有其不可避免的瓶颈和限制。
如前面所言,任何制程技术都是针对应用IC本身的特性需求所开发出来的。如早
期Intel为了定位在高阶PC用的Pentium Pro CPU所需要的高速要求,即使用高价制
程BiCMOS于其上;Bluetooth视为最低价的无线传输模块解决方式,规格定得比其
它无线传输标准来得宽松,便是希望射频部份可以用CMOS替代BiCMOS于其上,
并得以和后段的MPU、SRAM和Flash整合在一起。上述能够因应设计和应用需要,
而得以持续开发特殊或先进制程,充份掌握所有Know-how,仍只有IDM可一手承
揽。少了设计和应用资源的专业晶圆代工业者不得不被动地跟着IDM跑。除非IDM
业者愿意和代工业者共同合作,否则代工业者永远不能挤身于一流制程技术业者
之林。
◆ 晶圆代工业仍有难以突破的限制
当然代工业者可以寻求和专业IC设计业者合作。事实上不管是联电或台积电,
攻克先进制程的伙伴,大都是专业IC设计业者,且产品种类一成不变,不是PLD,
就是PC绘图、芯片组,或SRAM。当然受制于这专业IC设计业产品的高集中度,
相对地就欠缺IDM如此开阔的眼界。再以×86 CPU为例,Intel和AMD,甚至在未卖
给NS、威盛前的Cyrix,其CPU一直未真正释放给台湾代工业者量产。由于其产品
的特殊性,闸极数目多且乱,产品生命周期短,以及设计和制程间的紧密配合性
等问题,交由代工业者将有相当大的风险。故台湾代工业一直没有x86 CPU的量产
经验,直到威盛跨入CPU领域,因地缘之利才有机会尝试。由此更可以了解专业
晶圆代工的盲点,其和专业IC设计结合,也并非如其所称地完美。
在台湾代工业者仍在发展μm技术,对μm并无对策的当头,IBM早已在
开发为下一代服务器所设计的μm制程;NEC和Lucent亦分别为下一代行动电话
手机和携带式装置开发μm制程。台湾代工业者制程领先的说辞不攻自破。两家
业者的激烈竞争,以浑身解数推销自已,算是善意的夸耀。不过更重要的课题是
在未来的半导体制造业当中,台湾如何能续保优势。
◆ 铜制程使各业者的技术差异性扩大
半导体制程在逐渐微细化到相当程度之后,物理上的限制面临瓶颈。依据IBM
的资料,CMOS制程在1999年左右已开始落后Moore法则所揭示的IC性能应有的水
准。所以未来半导体制程上的大革命将来自于材料的改变来增进IC性能。1997年9
月IBM正式宣布将把铜制程技术实用化,是启开此革命的最重要里程碑,并引发连
锁效应,使得各半导体业者相继投入开发,包括台湾两大代工业者,IBM自1960年
代下半即开始着手铜制程相关技术的开发,至1995年秋试制芯片成功。其在铜制
程的深耕,在正式实用化之后即开花结果,取得不少ASIC订单,帮助IBM在ASIC
的全球排名跃进为第1名。
1999 年全球十大 ASIC 厂商排名
排名 营业额(百万美元)
1998 1999
厂商
1998 1999
成长率
(%)
2
1
3
4
5
7
6
12
43
8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
IBM
Lucent
NEC
LSI Logic
富士通
Xilinx
Altera
STMicro
Philips(原VLSI)
TI
1645
1655
1595
1526
1094
629
654
493
31
590
1957
1945
1864
1662
1286
899
837
655
597
580
19
17
17
9
17
43
28
33
1826
-2
Source:Dataquest
铜制程的引进咸被视为撼动半导体产业型态的第一波。理由是各个半导体公
司所开发出的铜制程差异性极大,其中的Know-how等经验和知识不再像以前的铝
制程较可以互通。铜制程通常配合μm以及以下的更先进制程来使用,每个芯
片的集成电路十分庞大,是故当已运用某A业者开发出来的制程技术之后,便很
难再改利用某B业者的技术制造。TI曾指出半导体的集积化一再演进,将促成半
导体制造商和IC委托制造者(或使用者)密不可分的合作关系,中途更换合作伙
伴是不可能的。
◆ 台湾代工业者走向策略盟不可免
另一方面在半导体设备的供应和研发上也开始产生变化。过去半导体设备商
概括提供多家半导体制造商关于设备和材料上相关的技术服务。由于各个制造商
的半导体制程差异化逐渐拉大,终将迫使设备供货商和特定的制造商共同开发新
的材料和制程。如IBM的铜制程系和Novbllus设备商合力开发,即中断了其它设备
供货商打入IBM铜制程设备的意图,盖第二家设备商的技术,势必无法见容于IBM
既有已开发出的技术。
上述的走向将使得半导体业界必须朝策略联盟的走向前进,唯有以此方式,
才能在短时间内扩展各个业者的版图,并藉投资的共同分担分享技术,充份发挥
合作的效益,台湾晶圆代工业者局限于本身经营模式的限制,势必无法如一流IDM
业者可以独当一面,即使产能可以扩大到和Intel相当的规模,因由每片晶圆产出的
平均分担而降低研发成本,却可能因客户委托制造的产品层次和种类构面不够深
广,无法弭平和IBM的落差。相对地台湾代工业者应思索如何以产能的支持和丰沛
的资金做为筹码,建立与IBM的合作关系及交换IBM先进制程的机会,由以往和
IBM制程的比较和竞争,演变为和IBM的大和解。如此才能在下一波半导产业的革
命时,持续掌握优势。
策略灵活见长的联电已经朝此方向努力,和IBM、Infineon合作新制程开发,
并和日立合资建厂。预料台积电迟早要走上这条路,在铜制程技术次于IBM的
Motorola,应为其寻求合作之不二人选。
台湾在光学储存装置IC的产品机会与启示
近年来台湾专业IC设计业界中最耀眼的一颗星首推联发。论产品种类,该公
司崛起于单一产品CD-ROM芯片组,是国内业界从未涉猎的,缔造了台湾业界迈
入光学储存装置组件的标竿,论营收规模和成长,亦是属一属二。联发或许不及
于威盛,然后者有相当大的比例是凭并购和Intel的出货不顺而达成的,而且PC芯
片组的潜在市场本就比CD-ROM大。联发的成功连带使同业受惠,部份牵扯到光
学储存装置相关IC的业者,即使没有实际的出货纪录,也都受到投资业的青睐。
◆ 两大应用领域产品神似,特性却不一
光学储存终端产品大致可分为两类,一是PC外围设备用,以CD/DVD-ROM和
CD-RW为代表;二是消费产品用,如VCD、SVCD(专为中国市场所设计,规格
界于VCD和DVD之间)和DVD player。两种领域虽应用有别,大体而言芯片组是
可以共享的,唯消费产品需加上MPEG1(VCD用)或MPEG2(SVCD/DVD用)
译码器。
两者的芯片组尽管相当,但PC追求倍速的特性远甚于消费产品上。如现在
CD-ROM倍速已逾52倍以上,但VCD player只需2、4倍速等供快速搜寻之用。这是
就产品领域和应用特色的说明。
若就行销通路做比较,两者也不同。DVD player主要制造商集中在日本,以
Sony、东芝、松下和Pioneer为代表,这些业者通常有自己的IC解决方式,较不倾
向外购。SVCD是中国特有的产品,主要制造商集中在本土,无IC设计能力,在通
路上机会较大。至于PC用光盘装置,台湾是三大制造国之一,通路取得最容易。
◆ 驱动芯片组的技术障碍甚于 MPEG 译码器
在思考进入光学储存范畴里,通常有几个思考方向。就技术层次来看,CD/
DVD-ROM芯片组牵涉的技术范围较广,包括放大器、服务器、数据处理器和控制
器等,进入障碍也最高。当中涵盖的机械控制和高速数据处理技术是台湾业界最
不熟悉同时也较没有把握的,同时其倍速的累进所造成的产品生命周期短,更是
入门者难以踰越的鸿沟。
尽管其技术高深莫测,台湾业者却可享有在地通路的优势。而MPEG1/2译码
器是纯逻辑的设计,毋需考虑和机构配合的问题,技术障碍较低。但是在通路上,
难以在DVD player上和日本业界一较高下,退而求其次可在中国市场上打天下,在
通路上还是有相当的机会,只是在经营上要比CD/DVD-ROM芯片组之于台湾本
土的通路要多费苦心。
◆ 中国消费市场倚重通路开拓甚于技术开发
故在选择光学储存芯片的市场定位和产品时,有三条路可走,一是走技术高
障碍但通路问题小之PC用CD/DVD-ROM芯片组;二是选择通路需再耕耘而低技
术障碍的MPEG1/2;三是发展低倍速CD/DVD-ROM芯片组,主打VCD、SVCD、
CD-Audio 和 DVD player 的市场,技术障碍既不如使用在 PC 的高倍速 CD /
DVD-ROM,又只需在中国通路市场上稍加努力的折衷方式。
在九○年代中期,当台湾业界开始注意到光学储存芯片的市场潜力时,业者通
常倾向选择MPEG1/2,较会是最安全、稳当的作法,即使未取得高额营收,也总
略有所获。于是华邦选择MPEG1和MPEG2,扬智则投入MPEG2。其实当时他们的
目标未必只在消费产品上,部份PC也需要MPEG1/2的译码卡,只是在CPU的处理
能力愈来愈强的情况下,此一市场区隔的需求空间有限,终究还是得攻进中国消
费市场较有胜算。
◆ 联发率先克服高技术进入障碍,取得在地行销优势
联发则舍MPEG2而就CD-ROM光驱的芯片组。在时机上对联发最有利的是
CD-ROM倍速在超过42倍后就几乎濒临瓶颈,可以拉长学习曲线,同时只要克服
技术障碍,在行销上立可海润天空。联发的成功导因于勇气与时机的选择正确。
即使联发在市场上获得初步斩获之后,吸引部份业者如法泡制,却只能锻羽而归,
问题就在其高技术障碍,外加联发渐扩大市场占有率,加高了对手跨入的门坎。
换言之联发的原来以技术为导向之策略,在完成产品开发之后,以国内首家
本土供货商的姿态,取得行销上的绝对优势。无法追上联发的对手如合邦等,不
得不放弃与之竞逐,遂转战低倍速亦即消费性市场。和联发相似的情境可以拿瑞
昱当例子。固然台湾专业IC设计业者拥有Fast Ethernet网络卡芯片组产品不在少数,
首先以三合一打入市场的瑞昱,同样也因高技术障碍的率先突破,换取市场销售
上的优势,至今仍无国内对手可以撼动其盟主的地位,且差距还在扩大中。
◆ 不擅技术开发可转诉诸通路之长久经营
扬智较擅长PC的市场,MPEG2译码器也是锁定在此领域,但市场接受度并不
高。原来此一市场的领导者本身同时也是MPEG2译码卡的开发业者,方能提供全
套的解决方案,如Sigma Designs在1999年的占有率超过60%。另外的30%在MPEG2
芯片的领导业者之一C-Cube的手中。
当在此技术难以凌越对手,且本土下游制造商不擅于此的情况下,无法发挥
通路上的优势时,此领域自非可经营的最好目标。华邦虽亦在此市场上着墨,但
重心己摆在自MPEG1以来就苦心经营的中国市场。无可讳言的,在中国市场的竞
争对手已有ESS和C-Cube,华邦的技术或许难与之抗衡,唯可在通路上长久经营,
取得立足点,终究也闯出一片天,并在MPEG1译码器上给予C-Cube相当大的压力。
就华邦和两大竞争对手的差异性比较,拥有自己的晶圆厂,是压低售价反击对手
的最有利条件。
华邦是以某特定区域市场通路的长久经营,扳回在技术竞争上的劣势,并以
略低的平均单价做为牺牲,虽不像联发获最高额利润,终在正确的市场定位和区
域市场选择下,取得相当不错的地位。即使非以技术取胜,亦能以在通路上扎实
的耕耘取得市场,不失为退而求其次的折衷方式。反观扬智没有确切努力方向,
两方皆落空,根本无法落实该公司侧重非PC芯片组专业发展的策略。
◆ PS2 效应发酵意外延长 CD- ROM 生命周期
在第一波的CD-ROM热潮后,自知难在此市场取得胜算的业者遂直接跳往
DVD-ROM。不料台湾在DVD-ROM的势力不如预期高涨,反而造就CD家族在台
湾主打的生命周期延长。在1999年时,PC用的所有只读型光驱(CD/DVD-ROM)
出货量约1亿5000万台,当中CD-ROM就占了九成,唯在1998年时倍速竞赛已大致
终结于48倍速,无法靠倍速的增加维持价格,而趋向于低价格化。1999年业界开
始朝向CD-RW或DVD-ROM生产比率的扩大,却受限于光读取头缺货及半导体产
能吃紧导致的低容量DRAM等取得不易,不仅使CD-RW和DVD-ROM产能扩大不
易,并反使CD-ROM也面临类似的问题,价格竟意外地回复平稳。
光学储存装置用芯片的市场机会比较
光驱驱动器芯片组 MPEG译码器
技术问题
.需要提供完整的解决方式给
下游业者
.高技术障碍
.以倍数成长驱动需求,生命
周期较短
.技术障碍不如驱动器芯片组
PC
用
通路问题
.台湾是三大光驱生产国之
一,有直接的通路,并享有
在地支持的优势,市场开发
空间大
.台湾非MPEG2解碼卡的领导
国
.前两大业者合计寡占95%市
场
技术问题
.低倍速即可,进入障碍比PC
用低
.市场发展空间小
.同PC用
消
费
产
品
用
通路问题
.集中在中国市场之VCD、
SVCD和DVD player用
.日本市场难以打入
.集中在中国市场之VCD、
SVCD和DVD Player用
.低单价导向
Source:全球电子报《研究中心》整理
此外,Sony为了迎接2000年春PS2的问世,在1999年便开始生产PS2专用之
DVD-ROM,其生产台数竟占全球DVD-ROM的42%。DVD-ROM资源被日本业界
搜罗殆尽,而使CD-ROM在台韩的制造得以残喘更久。
据统计1999年第1季时,日本业界的占有率仍有46%,但到了同年第4季,除了
东芝、Teac、Mitsumi和NEC之外,Sony、松下寿(MKE)、Pioneer、三洋和九州
岛松下的生产明显减少,使日本业界占有率只剩下29%。Sony在2000年第2季事实
上已完全终止CD-ROM的生产,几乎由台湾的OEM生产来取代,使LG、三星、东
芝、Teac和源兴成为前五大CD-ROM制造商。DVD-ROM的强力推动者东芝,限于
零件短缺问题无法扩增其产量,只得持续生产CD-ROM。台湾在CD-ROM的占有
率增加,直接挹注联发的成长,甚至联发也已攻进南韩市场,成为CD-ROM不经
意延长生命周期下的最大受益者。
◆ 凭本事和善用时机方能永续经营
联发的成功固然有不错的机运相助,赢来却一点都不侥幸。台湾业界的滥跟
风恶习和欠缺追求自我挑战的精神,只能在市场上昙花一现,不能永续经营下去。
如LCD监视器控制器,一窝蜂抢攻市场,在晶圆代工产能抢得不易的情况下,一
较高下的导因不在产品的设计的能力,而在于产能的取得,并从组件缺货的有利
形势下取得高利润,大有劣币驱逐良币的景象。少数有能力从事高阶控制器的业
者,不得不在内建A/D转换器和内嵌DRAM上取得竞争优势,但仍远不及联发在
CD-ROM上的充份市场掌握。
不愿在技术上做扎实的投资,贪图本土立即有效的广大通路;或者既无心于
技术的深耕,又不愿在台湾所没有的通路市场努力的业者,迟早会被市场所淘汰。
DVD 和 SVCD player 的市场规模预测
产品别/年 1999 2000 2001 2002 2003 2004 预测单位
10133
(-)
14859
(46%)
20414
(37%)
26127
(28%)
30735
(17%)
34980
(14%) In-Stat
DVD player
6618
(189%)
11285
(69%)
16186
(44%)
20016
(24%)
22794
(14%)
25192
(10%) EIAJ
SVCD player
13470
(-)
19000
(41%)
25000
(31%)
21000
(-16%)
16800
(-20%)
13000
(-22%) In-Stat
Source:全球电子报《研究中心》整理 单位:千台
当然联发并非从此高枕无忧,其最大的隐忧是光盘产品的进展,因物理限制
而停顿,使得其对手有较长的学习时间,诚如联发崛起于倍速停滞时的CD-ROM
市场一样。16倍速的DVD-ROM己在2000年第1季上市,在下半年渐成为主流。16
倍速的DVD-ROM相当于60倍速的CD-ROM,除非采用Kenwood独特的多频道读取
方式,否则不易在倍速上再突破,但大部份的业者并不拟跟随Kenwood的技术。不
久之后DVD-ROM将遵循CD-ROM现在的模式,以低价化替代倍速成长以维持价格
不变,CD-RW和DVD-ROM的组合或许可增加附加价值,但仍难逃倍速瓶颈的宿
命。
短时间或许看不出来,长期来看,时间对联发是不利的,利用现在当好之时,
开拓新兴产品领域是必要的。再反看瑞昱,Ethernet延伸至G级和从网络卡升级至
交换器等的游刃有余空间,使瑞昱在Ethernet上仍有许多申展空间。从联发、华邦、
扬智到瑞昱,从不同的产品特性,由时机的挑选,我们见识到如何创造自已的价
值,也体验到如何毁灭自己。
全球 MPEG1 译码器出货排名
排 名 出货量(千颗)
1998 1999
厂商名称
1998 1999
成长率
2 1 ESS 8020 12560 57%
1 2 C-Cube 11568 6900 -52%
3 3 华邦 3000 6000 100%
- 4 OAK - 50 -
其 他 - - 500 -
Source:In-Stat
内存产业与市场动态
1999年DRAM业者排名回顾
2000年将是半导体业的大丰收年。依据SIA甫公布的第1季全球半导体市场资
料显示,较1999年足足成长%。1999年上半年半导体仍在不景气的状况下,下
半年才缓慢复苏。第1季为传统的淡季,较1999年第4季,约只成长%。在逐步
迈入第3季需求转旺时,应有更突出的表现。
据Dataquest 5月初完成的预测显示,2000年的成长率将达31%。在所有半导体
产品中成长最迅速的莫过于大量使用在行动电话手机和PC等数字电子产品的flash,
丝毫没有所谓淡热季之分。SIA统计2000年第1季较去年同期足足成长了197%。处
于PC淡季和CPU出货不顺阴影的DRAM则较去年第1季成长%,显然力道不敌
Flash强劲,业界希望下半年能扭转低速趋势,成为半导体业观察的重点。
回顾1999年是摆脱1998年金融风暴和DRAM景气陷入谷底的重要关键,以
DRAM为产品重心的南韩力图摆脱困境,终维持往4成的全球占有率。三星和合并
LG后的现代仍稳坐两大龙头地位。收并TI DRAM部门后的Micron,终在1999年突
显效益,和现代一样创造三位数字的成长。Infineon和过去的TI一样,采全球分散
生产策略,一方面和IBM合作开发下一代制程技术,遂在DRAM的市场排名上节节
高升。日本业界在DRAM的势力逐渐衰退,五大业者从1998年的36%占有率跌落至
1999年的24%,只比三星一家略高。富士通在2000年起将逐渐退出主存储器市场,
三菱的技术竞争力又每下愈况,可能还会再拉下占有率。未来日本的势力的巩固
将期待NEC/日立结盟及东芝的力量挽回,但业界评估前者的效益发挥最快得在
2001年始见成效;至于东芝则可靠和华邦的代工伙伴重新攻取更高的占有率。
IDC在DRAM业者排行榜中将茂硅排为第9名,或许是国内业者第一次被排进
DRAM前十大业者中。不过各DRAM业者的营收,在各市场分析公司的定义上,
恐有所不同。依常轨,类似茂硅子公司茂德和华邦分别为Infineon和东芝制造DRAM,
系属于代工性质,其营收理论上应为Infineon和东芝所有。
诚如台积电曾为富士通代工DRAM,该生产产品所得自应归富士通,而非台
积电,事实上没有一家市场分析公司会把台积电列入DRAM制造商。Infineon在对
外宣传文件中亦把茂德视为海外工厂的一部份。故在未赋予明确的定义情况下,
这些有大量外放产能的DRAM制造商,如东芝、Infineon、三菱和接受代工的大型
业者华邦、茂德和力晶,其在DRAM的排名和营收恐有误谬之嫌。NEC、日立、
Micron和南韩两大业者不委托代工,其数据就较真实,值得参考。若我们再参考
In-stat在1999年发表的1998年统计资料,东芝营收为亿美元,IDC所列则为
亿美元,差距竟如此之大。
对于DRAM的市场远景,Dataquest最新的预测则以为2002年将浮现供过于求,
2000年下半年到2001年恐是DRAM绝佳的机会。
DRAM 市场预测
1998 1999 2000 2001 2002 2003
市场规模
(百万美元)
15778 23104 36520 58890 76000 52000
成长率 - 46% 58% 61% 29% -31%
Source:Dataquest(2000年以后为预测值)
1999 年全球 DRAM 制造商排名与市场占有率
排 名 营收(百万美元) 占有率
1999 1998
厂商名称
1999 1998 1999 1998
营收成长率
1 1 三星 4522 2840 % % 59%
2 2 现代 4302 1752 % % 145%
3 3 美光 3360 1290 % % 160%
4 7 Infineon 1680 1010 % % 66%
5 4 NEC 1441 1280 % % 12%
6 6 东芝 1428 1110 % % 28%
7 9 日立 950 905 % % 5%
8 8 三菱 669 970 % % -31%
9 - 茂硅 574 - % - -
10 10 富士通 323 830 % % -61%
- 5 LG - 1225 - % -
其 他 1264 799 % % 58%
合 计 20714 14011 100% 100% 48%
日系业者占有率 % %
韩系业者占有率 % %
Source:IDC,全球电子报《研究中心》整理
美国半导体业界兴起下一代内存MRAM开发热潮
DRAM一向被视为推动制程微细化的指标,近年来DRAM景气不振,使制造
商舍产能的扩充而就制程的加速微细化,一方面减少投资的风险,另一方面降低
成本,增加产品竞争力。可是DRAM跨入μm之后的瓶颈愈来愈高,甚至已有
人预测μm将是历来最难以跨越的最高门坎,迫使领导业者不得不以策略联盟
的方式开发下一代DRAM。另一方面半导体业者亦在亟思新的材料、新的组件技
术,来突破现有内存的物理限制,MRAM(Magnetic RAM)便是其中的一例。
◆ MRAM 兼具三种内存的优点
MRAM的原理和HDD神似,都是用磁性的效果来记忆数据,依磁化的方向来
判别1或0,兼具SRAM的高速读写能力和DRAM的高集积度双重优点,又同时具备
Flash相同的不挥发特性,但读写次数不受限制,犹上一层楼,可算是集所有各类
内存的优点于一体,业界重视MRAM的另一个诱因是,内嵌于系统芯片的难度不
大。
现在系统芯片最难的一个课题是内嵌于内的三种内存制程各不相同,欲开发
出同时能切合三种内存特性又兼顾晶粒面积等先天限制的制程非常不易。MRAM
若能实用化,可身兼三职,大大减少制程的复杂度并有效降低成本。
◆ 应用在系统芯片上的内嵌问题较小
具有和MRAM相似魅力的尚包括FeRAM(强诱电体RAM),FeRAM一直是
日本业界努力开发的存储元件,初期主要是使用在IC卡上。不过积极投入MRAM
的Motorola指出MRAM的技术要比FeRAM来得成熟,后者最大的问题是强诱电体
膜和CMOS制程的组合十分困难。
事实上美系半导体业者投入MRAM远比FeRAM深,在2000年初IBM公开试制
MRAM并提出和外围电路集积的结果,顿使MRAM获得更广泛的注意,犹如1997
年秋宣布铜制程商品化的震撼一般。
◆ 美国业界 2000 年起陆续发表具体成果
美系业者投入MRAM研发并获具体成果的大致有四家公司,IBM、Motorola、
HP和Honeywell。Honeywell在1999年7月即发表1Mb的MRAM,主要用途是在军事
和太空用途,使用μm制程。IBM本在磁性材料技术上甚为擅长,HDD即是最
好的例子,自然不难在MRAM上取得领导地位,IBM已在1999年底开发完成1Kb,
计划在2000年内把容量扩增为1Mb。如同铜制程一般,Motorola一向紧跟着在IBM
之后,已在2000年2月完成512b的MRAM开发。HP则并未透露任何有关开发进度
的结果。
◆ 日本业界持保留态度多
日系业者对MRAM的热络显然不及FeRAM,在NEC、松下、富士通、Rohm、
日立等大举跨入FeRAM的当头,对MRAM的的热衷度相当保留,目前已知确切有
MRAM开发计划的只有NEC,已于1998年夏展开,东芝则于1998年春开始,但只
限于MRAM记忆材料TMR膜 (Tunneling Magnetorestistive)的研究。富士通、三
菱和Rohm则考虑从2000年内陆续展开,但日立、三洋、Sony、Sharp、松下和新日
本无线(NJR)则表明不跟投入研究。日本业界以为MRAM的开发需要庞大的资
金,大都不愿在好不容易脱离多年不景气的情况下,又撒下大笔资金在没有充份
把握的技术上。再者MRAM对DRAM的威胁根本还为时甚早。
◆ Motorola 预定 2004~5 年正式量产
MRAM目前最大的问题是在做写入进行磁盘转换时需要的电流较大,使得电
力消耗不小,造成进行集积时的困难。以目前IBM 1kb的MRAM为例,写入所需的
电压为,电流为16mA,功率消耗40mW,若把容量增加至1Gb时,电力消耗可
能会超过DRAM和SRAM。目前业界正努力在TMR材料上着手做改善,降低其磁
场切换所需的电流量。另外在制造时的热处理也是待克服的问题。
为了逆转IBM一向居新组件或制程技术先锋的形势,Motorola在MRAM十分积
极。该公司已表示一旦时机成熟,将打算把MRAM内嵌在行动电话用的DSP上,
预计2003~2004年间内嵌MRAM的系统芯片样品将出货,2004~2005年正式量产,
内嵌MRAM容量数为1Mb ,使用μm。
◆ 半导体组件多元化技术的象征
日本业界把MRAM实用化的时间订得比较晚,东芝、富士通和三菱都订在2005
年以后,Rohm较乐观,订在2002~3年后。东芝和三菱把MRAM视为可替代内嵌
DRAM的研究方向,NEC则定位为大容量内存。
MRAM的出现虽对现行主流组件技术不致造成明显的影响,却是继铜制程、
SOI和low-k之后,再次显现半导体技术多元化发展的风貌。Moore定律不是半导体
组件维持快速进展唯一的指标,事实上材料的改进也扮演关键性的角色。
新一代内存市场立足之道与发展现况
内存的种类有多种,不管是DRAM、SRAM、Flash或MASK ROM等,皆各有
其特性来切合各种不同应用产品的特殊需求。当然愈能满足各应用平台的共同需
求及规格,市场的销售量就愈大。DRAM,能够大规模集积化以增加记体容量,
过去曾是驱动先进制程的典型IC产品,大量被使用在PC上,兼具量大价廉的双重
优点。可是DRAM的读写速度不够快,于是在数据需快取的场合中,非SRAM莫属。
唯SRAM平均每内存单位的晶粒面积要大于DRAM,成本较高。
但是不论是DRAM或SRAM,都必须时时充电才能维持数据的记忆,属于不挥
发性的Flash就彰显出其特色。可惜Flash的读写速度慢、制程繁琐,且价格甚为昂
贵。由此可见,没有一种内存是完美的。
◆ 现行内存在若干特性表现上有瓶颈
过去在内存的应用上,因多属样少量多的型态,需要特殊规格内存的场合不
多见,内存开发业者通常只要开发出数款产品,即可满足大部份客户的需要。可
是在数字消费电子和数字行动通讯潮流的冲击之下,各式各样的终端产品不断推
陈出新,现有的内存在性能和规格上未必能充分符合市场的要求。例如,以往的
应用产品多是桌上型,不重视省电,在携带式装置当道的情况下,就非得有所改
变。在强调轻薄的外型设计下,使得以Flash充当数据储存媒体的诉求更蔚为风气。
然而并非每一种现存的内存的特性,都有足够的改善空间,Flash的读写速度
不够快,可纪录的次数不够多,使其在非接触式的IC卡应用上出现问题。DRAM
虽然便宜,但耗电量大,频宽也不易加宽,很难适用在需要省电的行动装置和高
性能影像或绘图的平台上。
现阶段或许可利用制程或设计的方式解决,如内嵌式DRAM,但总是昂贵且
耗费相当开发时间的方法,并非十分理想。在系统芯片的概念里,原则上是要把
所有内存内嵌进去,可享有高频宽,减少晶粒面积、省电和可降低生产成本的潜
在优点。不过三种主要内存中,除了SRAM之外,和逻辑电路的制程不尽相同,欲
从中开发出泛用制程,能同时满足所有组件特性,实在非常困难,毕其功于一役
的方式是另外开发创新的组件。
◆ 新一代内存需先取得关键性的利基市场
这种创新的方式,常然会存在极高的障碍,如材料的稳定度和相关制程设备
的取得,以及组件容量和成本一定无法和主流产品竞争等,另一变因是来自对手
的竞争,与技术的选择能否最终赢得市场的接受度,都是风险。
目前在新一代内存的开发上,大致有 FeRAM(Ferroelectric RAM)和MRAM
(Magnetic RAM)两种,前者实际上已经量产,并已使用在IC卡上。后者则在2000
年后,因IBM和Motorola的大力投入研发,方引起广泛的注意,但仍未真正大量生
产,只有少数已运用在军事用途上。
FeRAM和MRAM的特性几乎是DRAM、SRAM和Flash的共同组合,不但读写
速度快,数据的纪录也是非挥发性。有人视此两种内存是下一代内存的典型之作,
未来系统芯片上只要内嵌一种内存即可,简化制程程序。唯欲在技术上达到和现
行主流内存相当的程度,仍需相当冗长的时间,必须先在利基市场上站稳脚步,
再逐步扩产,藉量产经验培养更成熟的技术。
◆ 发展特殊应用内存大获成功之例极罕见
长期以来不少专业IC设计公司投注在特殊内存的开发,企图在设计功夫上取
得差异化,但很难找到非常成功的例子。这些公司所开发的产品,大多只能锁定
在利基市场,限于需求量有限,不需在价格上有竞争力,相对地也不易扩大出货
量,自然难以实绩说服新客户采用。
例如Mosys在特殊内存的开发上已有相当历史,近来方靠任天堂下一代电玩
Dolphin采用其1T SRAM架构才声名大噪,并获台积电和联电的青睐,授权其客户
使用,但除此之外,罕有系统产品真正使用此架构。同理富士通不愿持续投注在
泛用型DRAM,改推广专为IA产品设计的FCRAM,乃凭该公司昔日在DRAM的努
力以及对系统产品的充份了解,外加充份的生产支持方能成功。专业IC设计公司
并不具备上述优势,更遑论能引进新材料或新制程技术,而欲有所作为。
开发新一代内存组件需具备多层环节,且层层相扣,需配合适当的时机,和
正确的产品定位、系统支持等,才能找到立足点。欲加速其发展,恐要有更妥善
的市场机制才能成功。正如FeRAM找到IC卡一样,MRAM是否能缩短和FeRAM实
用化时程的差距,正确的应用平台选择将是最重要的关键。
◆ FeRAM 初期应用锁定在 IC 卡
FeRAM虽可视为泛用RAM,而可以一举取代三种内存,但因在市场与技术上
尚在萌芽阶段,无法和主流内存相抗衡,初期只能锁定特殊应用市场。目前各开
发业者能提供的产能十分有限,无法支应庞大的需求,在成本上也难和主流内存
竞争。
系统业者当然也担心供货来源的问题,不会贸然采用FeRAM。所以现阶段
FeRAM厂商 在系统上的开发方式有二:一是为客户量身订做,属ASIC导向;二
是供给集团内系统制造关系企业的内部需求。这和FeRAM的开发业者大都集中在
日系系统整合型厂商,也有密切的关系。
至于FeRAM最适合的应用产品首推IC卡,主因是IC卡所需的记忆容量较小,
不致于给正值开发阶段的FeRAM过大的压力;其次是透过和IC卡的外围计算机微
控制器整合,以及软件的植入等,可大幅提高附加价值,相对地就可降低FeRAM
成本的比率;另一个要因是FeRAM的特性符合系统应用趋势。现在使用于IC卡的
主要存储元件为EEPROM或Flash,在写入的速度上不理想,并不适合使用在非接
触式的IC卡上,FeRAM则洽可改善此一问题。
◆ 日本业界发展 FeRAM 有多方背景因素
日本业界投注在FeRAM的心力显著,有几个背景因素。基于长久在内存的领
导地位,自不能忽略新兴技术的窜起。然而日本业界也充份体会跨入市场的障碍
及技术问题尚待长时间的解决,故暂不会将FeRAM锁定在主流市场,而是视其为
利基产品,运用在IC卡上。
IC卡起源于欧洲,当地市场亦是全球最大市场,基于地利之便,STMicro和
Infineon是全球最大的IC卡用芯片两家供货商,全球占有率介于8至9成间。唯两家
公司投注的技术大都为EEPROM,最近渐转移至Flash。日本在近三年来也开始普
遍运用IC卡在公用电话和捷运购票系统上,遂产生潜力十足的内需市场。
日本业界为了迎头赶上,直接跳过内嵌式EEPROM和Flash的IC卡技术,转而
诉诸内嵌式FeRAM的解决方式,图以藉此培养基本市场规模,淬炼FeRAM技术,
待时机成熟后,再转攻主流市场,松下已在1999年公开表示,将积极把FeRAM运
用在携带式装置的内存上。
◆ FeRAM 市场潜力雄厚
传统上IC卡是使用接触式的,近来非接触式的应用普通获得重现,特别是在
高速公路电子收费和卷标IC(tag IC)的用途上。FeRAM的读写速度较快,运用在非
接触式上可展现其优势。IC卡的领导业者STMicro和Infineon亦已投注在FeRAM的
开发。只是非接触式的市场比率仍不高,而此两公司鲜少透露在FeRAM的开发进
度。
有人估计在2010年时,全球的总芯片出货量中,将有1/3是FeRAM。此或许有
危言耸听之感,但实际上IC卡的出货量确实已逐渐逼进DRAM。将来IC卡若全面
使用FeRAM,加上FeRAM开始渗透主流市场,上述预测并非不可能发生。
FeRAM 制造商的排名
排名 公司名称 1998 年 1999 年 占有率
1 Rohm 7000 16000 70%
2 日立 1000 4000 17%
3 松下 -- 1500 6%
4 富士通 -- 500 2%
5 东芝 -- 300 1%
6 其它 300 700 3%
合计 2000 23000 100%
Source:矢野经济研究所 单位:百万日圆
◆ 发展新一代内存仍是长路漫漫
至于FeRAM的竞争技术MRAM,尚未正式商品化,和FeRAM开发的时间差至
少有5年以上。 美系的主要开发业者,如Motorola预定在2003~4年前才会开始量产。
MRAM除了本身的技术开发外,最重要的是要找到适合发展的应用平台,创造生
存的空间, 一如FeRAM之于IC卡一样,否则难成大局。近来国内某专业IC业者涉
足MRAM,确为台湾迈入新一代内存的里程碑。然而该业者确有过份夸大其成就
之嫌。
MRAM和FeRAM最大的共同点都是具有泛用内存的特质。FeRAM的记忆细胞
和DRAM十分神似,基本上是由一晶体管和一电容所构成,只是电容改由强诱电
体的新材料。支持MRAM的Motorola认为强诱电体膜和CMOS制程的整合十分困难,
将来不易成为单芯片的内嵌内存,MRAM的记忆方式和HDD十分类似,其细胞是
单一晶体管和磁性信道接合结构,可和CMOS兼容。不过,支持FeRAM的日本业
者认为MRAM在进行读写过程时,容量愈大,电流量就愈大,电力消耗可能会超
过DRAM和SRAM。换言之,MRAM在大容量化上有实际的困难。
Motorola则宣称MRAM已找到发展的平台-行动电话手机,预计在2003~4年
MRAM内嵌在系统芯片上的样品将可开始出货,2004~5年正式进入量产。可见发
展新一代内存绝不轻松,仍是长路漫漫。
FeRAM 主要业者发展概况
业者 发展概况
Rohm
·1993年起和美国Ramtron合作开发,并在生产、销售上维持紧密
关系
·1996年9月推出4~64 Kb的样品
·1997年8月生产64K、256Kb,号称全球之先驱
·现阶段月产100万颗(以16Kb换算),以京都工厂为基地,6吋晶圆
月产3000片,从μm逐步迈入μm
·主要应用为航空货运物流营运系统用之非接触式标签IC(Tag
IC),1Kb FeRAM内藏。以及为客户量身打制的内藏控制器的智
慧卡等,主要的市场定位不在泛用型市场。
富士通
·1999年下半年开始正式量产
·以64Kb FeRAM为重心,非接触IC卡外围电路整合成实用芯片
·在岩手工厂制造,利用既有设备生产,以μm切入,投资额为
50亿日圆。
·2000年10月起,月产量为500万颗,为2000年中时的3倍。内部评
估2000年的销售额为80亿日圆,2004年为1000亿日圆。
日立
·和RamTron共同开发256Kb,1996年12月样品开始出货,以
μm为生产制程
NEC
·和Symmetrix合作,1995年6月便决定切入M级产品的开发始,1996
年2月完成1M产品开发,1998年5月IC卡用芯片开发成功,但一
直未正式量产
·2000年将逐步迈入量产,预计2001年月产100万颗
松下
·和Symmetrix共同开发,1999年3月发表电力消耗减少20%、晶粒
面积减半的技术。
·1999年底开始出货,以64Kb产品为主
·另和Motorola合作开发IC卡
其它
东芝
·考虑2001年跨入μm制程量产
Sharp
·已发表256Kb产品,将会迈入量产
三星
·1999年9月发表全球最大容量4M产品
Source:全球电子报《研究中心》整理
MaskROM的市场现况与远景
MaskROM算是所有半导体产品中制程最简单的一种,所需光罩层数不多,良
率容易提高。其用途是在制造过程中即把数据写入,完成制造后即不能再更改。
由于构造简单,单价并不高,被视为低附加价值产品,有意愿投入的业者寥寥可
数。
◆ 应用大宗电视游乐器之用量萎缩
MaskROM最主要的应用产品领域甚为广泛,储存的数据内容大都为字型、文
字储存和游戏软件。当中最主要的应用莫过于电视游乐器的储存游戏软件之卡匣,
以任天堂的N64为代表,在1995年时,此一用途就占了所有MaskROM产值的一半,
故MaskROM的市场规模和电视游乐器息息相关。MaskROM在这方面最大的竞争
产品便是CD-ROM,盖CD-ROM储存的容量可达640MB,且兼具制造成本低和产
出时间短的双重优点。
反观MaskROM的卡匣容量大抵只有4MB,生产时间长,组装耗时,成本又高。
1995年每颗MaskROM的平均单价为美元,但一片CD-ROM制造成本不及1美元。
1994年Sony初推Playstation首创CD-ROM之后,Sega、NEC、松下和万代亦陆续跟
进,但1996年推出新一代机种N64的任天堂,却仍力排众议,使用MaskROM,其
理由是可避免遭大量非法拷贝,且MaskROM读取速度比CD-ROM快。
在此原则下,旺宏成为任天堂MaskROM的代工制造商之一,但因其它公司已
不再使用MaskROM,1995年之后的MaskROM市场即快速萎缩,1999年只剩下1995
年产值一半不到。此外CD-ROM数据读取速度不够快的问题,在高倍速CD-ROM
和DVD-ROM被引进之后,过去读取速度慢的缺点早不再是被非议的缺点。任天堂
下一代电玩Dolphin也将从善如流,改用DVD-ROM,MaskROM几乎快成为日落西
山的半导体组件。
MaskROM 主要的应用产品
娱乐
.电视游乐器
.电子乐器
.MP3
信息
.文字处理器
.PC
.打印机
行动信息
.电子字典
.电子笔记本
行动通讯
.PHS
.行动电话手机
Source:全球电子报《研究中心》整理
全球 MaskROM 市场规模预测
年 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
市场
(百万美元)
1965 1342 1017 927 845 779 722 658 493 456
出货量
(千颗)
421 345 358 381 363 342 323 296 278 256
平均单价
(美元)
Source:ICE
◆ 日商逐渐淡出 MaskROM 市场
现在MaskROM前四大制造商,Sharp、NEC、旺宏和三星几囊括了全球九成的
产值,其余10%由东芝、三菱、日立和松下电子所瓜分。最大制造商Sharp一度曾
独占五成占有率,因生产重心往Flash发展,故产值己不若往昔。其主要的应用是
供应内部的文字处理器所需,其次是电玩软件。
在1998年,Sharp推出了全球最高速读取速度的64M、128Mb MaskROM,兼具
高速和高容量的优点。NEC的产品是锁定在激光打印机的字型,支持Windows CE
的PDA程序储存,采用100MHz高速动作,配合μm制程,和使用SDRAM的系
统电路之外围设计共享,以提高MaskROM的附加价值。
日本业界毫无疑问地将渐渐淡出MaskROM市场,旺宏几可接收此残余市场,
却不能逃避电玩不再用MaskROM的事实。旺宏拟以MMC卡重新开启MaskROM生
机,可是MMC插槽的普及率并不高,恐难令旺宏有施展的机会。
全球 MaskROM 制造商排名
年 1998 1999 2000(预测)
厂商 排名 营收 占有率 排名 营收 占有率 排名 营收 占有率
Shrap 1 280 32% 1 250 32% 1 230 30%
NEC 2 190 22% 2 180 23% 3 160 21%
旺 宏 3 160 19% 3 170 21% 2 180 24%
三 星 4 110 13% 4 110 14% 4 120 16%
其 他 -- 120 14% -- 80 10% -- 70 9%
Source:矢野经济研究所 营收:百万美元
在1999年的Flash卡出货量中,MMC只占一成左右,MMC卡主要的支持业者
来自欧系手机制造商,这些公司并无Flash记忆芯片和Flash卡的生产事业,不像日
系的SmartMedia和Memory Stick的主导业者拥有芯片、卡片到系统产品完整的支持
体系。MMC卡即使有像三洋、日立这样的合作伙伴,势力仍难和其它Flash卡阵营
抗衡,MMC之Flash记忆卡市场无法普及,相对地其插槽支持的情形就不会踊跃,
使用MaskROM的MMC卡当然就缺乏一个好舞台。
故长期看来没有如Sharp、NEC般地系统内需的旺宏势必在Flash上着力更深,
才能弥补MaskROM这块空缺。
各种 Flash 卡(格式别)出货量
年 1998 1999
厂商 出货量 占有率 出货量 占有率
SmartMedia 50% 46%
CompactFlash 37% 28%
MMC 3% 9%
其 他 10% 7%
Source:IDC 单位:百万片
Flash短缺现象将一直维持到2002年
Flash的应用范围甚为广泛,和其在半导体的结构上有相当的关连。盖其在数
据的储存上分为两种,程序代码和数据,各有不同之晶体管结构匹配此两种不同
性质的用途。NOR大多是用在程序代码,NAND则在数据的储存上。
过去Flash最主要的用途是在程序代码的储存,几乎所有牵涉到数字处理的设
备都得用到,每种应用所需的容量各不相同。在1999年NOR架构的程序代码储存
用Flash之占有率为83%,还大于数据储存的NAND架构,数据储存的Flash,和其
它储存媒体相比,如软盘、CD/DVD-RW或MD,由于不需要机械装置而有轻薄短
小之优点,但每位的平均价格却远高出许多,一直以来广泛被使用,直到数字相
机在九○年代中期崛起之后,方开始明显开拓市场。唯数字相机的出货量至2000年
才超过1000万台,Flash卡难成大气候,直到1998年MP3 player兴起,才再度鼓舞了
Flash 卡的市场需求。
NOR型态的Flash只当做程序代码储存,容量需求自不及NAND的数据储存大。
但因所应用的产品遍布所有3C领域产品,遂能以庞大的出货量取得比NAND更大
的市场。展望未来数据储存的应用愈来愈广泛,诸如SD和Memory Stick两阵营所
提出的Flash卡概念产品,势必使存在NOR应用的产品,也另需要NAND Flash,不
管是内建或以卡的型态出现。NAND的成长将依靠应用范围的扩大而加速,并有机
会在2004年超越NOR市场。以往执着NOR市场的半导体业者,不得不开始思索如
何大举跨入Flash卡市场,如富士通将为Sony生产Memory Stick的Flash,三菱亦将
从2000年第4季起生产数据储存用Flash。
Flash 的用途和性能要求
性能要求种
类
动作方式 发展业者
必备 不必备
主要应用
NOR
.Intel / Sharp
.AMD/富士通
/东芝
储
存
程
式
码
DINOR .三菱
.随意存取速
度
.以Byte为单
位写入
.写入速度
.擦拭速度
.行动电话手机
.路由器
.Set-top box
.PC及外围
.DVD、HDD
各种控制器
NAND .东芝/三星资
料
储
存
AND .日立
.写入速度
.擦拭速度
.序列读出速度
.低价
.随意存取
速度
.数位相机
.MP3随身听
.数据储存卡
Source:全球电子产业透视《研究中心》整理
Flash 依技术别的市场占有率
年 1999 2000 2001 2002 2003 2004
NOR 83% 75% 67% 57% 52% 46%
NAND 17% 25% 33% 43% 48% 54%
市场总额
(10亿日圆)
400 550 650 850 1100 1400
Source:野村综合证券
2000 年 Flash 的应用比率别
程序代码储存 数据储存
行动电话手机 57% 数位相机 34%
需大容量之设备(STB、网络产品) 13% 档案 28%
小容量之设备(PC、HDD产品) 9% 音响设备 21%
其它(DVD、Modem、FAX) 21% 行动电话手机 2%
电玩、Internet端末 15%
Source:东芝
当然数据储存用Flash的市场扩大,并未意味着程序代码储存用Flash市场之不
重要。实际上在手机及携带式数字信息产品的出货量激增下,其市场的成长依然
可观,只不过数据储存用Flash需要更大的容量,而突显出更高的成长。为了支应
两者在更高容量和更低价的要求,并提高产品竞争力,各业者莫不积极开发新的
制程。如一片Flash卡在2000年需要64MB,但在2001年得再增加1倍至128MB,非
得依靠更微细的制程不可。至于在行动电话的手机上,也得为应用方式的扩大,
不断地切入更高容量。Flash在制程上的进展速度已逐渐向DRAM逼近。
由于Flash需求出现爆炸性成长,生产不足的现象甚为严重。日本证券业估计
一直要到2002年才可能供需平衡。毕竟Flash不同于DRAM,限于特殊的制程和专
利问题,委外代工有实际的难度,而扩建生产线和制程提升仍需相当的时日。
针对 Flash 卡应用所规划的 Flash 制程发展蓝图
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
每片Flash卡的容量(MB) 8 16 32 64 128 - 256
制程(μm) - -
Source:野村综合证券
Flash 供需预测
1999 2000 2001 2002
需要 14 26 47 85
供给 12 23 44 85
供给率 86% 88% 93% 100%
Source:DK证券 单位:亿MB
Flash应用市场的现况与发展契机
Flash爆炸性的需求成长,是历年所罕见,主要推动力除了来自于行动电话手
机市场的急速扩大之外,MP3与数字相机同样扮演催化的角色。手机用的Flash主
要是纪录程序代码,大部份使用NOR结构;MP3和数字相机使用最多的Flash是储
存数据,大多为NAND结构,目前台湾业界只有设计低容量程序代码Flash的能力,
如旺宏、华邦、联笙等,大多卖到PC主机板充当BIOS用途,一小部份则运用在手
机上。
台湾业界和全球水准实有相当差距,但因缺货效应所致,只得在无鱼虾也好
的情况下而身价看涨。业界传言这些本土的供货商已有季涨一成的默契。至于数
据储存用的Flash,进入障碍奇高,台湾业界或无机会,顶多只有代工的机会,其
中以联电与其长期的合作伙伴SanDisk为最佳代表。不过以上只着眼于Flash的电路
设计和晶圆代工部份,其外围衍生的商机将逐渐成为台湾业界所重视,除了芯片
的封装之外,Flash卡的构装等应用均蕴藏着不可忽略的商机。
1999年是Flash斩获最大的一年,市场成长率高达80%,唯往后的市场规模和
成长幅度,各方的预测差距颇大。主因是Flash的应用市场甚为广泛,每种产品所
需的容量大小又不一,平均每单位容量的价格亦不易正确估计。特别是用在数据
储存的Flash卡,其产品特性犹如软盘片,CD-R等可抽取、可擦写的纪录媒体,价
格下降的幅度大小影响出货量规模甚巨,更难有实质预测的基准。再者程序代码
和数据储存的两类型Flash的产品特性互有差异,所展现的产业发展模式不尽相同,
需予以个别讨论。
Flash 市场预测
年 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
全球市场
(百万美元)
2702 2493 4560 6778 8886 9124 10217 11788 12957 14570IDC
日
本
复合平均成
长率
-- 22% 12%
.
全球市场
(百万美元)
2700 2400 4500 8000 11500 12000 14000 175000 - -
注:2000年以后为预测值,.:Electronic Journal
Source:全球电子报整理
◆ 2000 年后各业者加紧产能扩充和制程微缩化
在整体的产能供需方面,依照富士通的估计,2001年Flash依然缺货,一直要
到2002年才会达到供需平衡,故Flash业者仍有1~2年的好光景。在1999年时,主要
日系业者富士通、三菱、东芝、日立等四家业者的占有率约为33%,当中并不包括
为Intel代工的Sharp。这些业者均已准备大规模的新投资计划,以应付未来的市场
潜在需求,并因应产品多元化的趋势。在过去Flash的市场上,一直以储存程序代
码的占有率为最高,以1999年为例,比例几近80~90%间,故大部份的Flash业者专
攻此一市场,如Intel、AMD、Sharp、Atmel、STMicro、NEC和三洋等。
Flash 供需状况预测
年 1998 1999 2000 2001 2002
供给/需求量比率 109% 83% 76% 95% 100%
Source:富士通
唯有鉴于未来Flash记忆卡窜起,将带动数据储存用Flash的市场的扩大,遂使
专注在数据储存用市场的东芝、日立和SanDisk等业者势力抬头;原致力于程序代
码产品的富士通、三菱和三星,则积极开拓数据储存用的第二条产品线。另一方
面程序代码储存用Flash的容量进展向来缓慢,落后DRAM恐有二、三世代以上,
但因近来手机功能不断地扩展,高容量Flash不仅必要,且限于携带性对体积和电
源消耗的特别要求,制程微缩化驱动力要比以往强劲。数据储存用Flash本来就强
调高容量、低价格的倾向,制程走在程序代码用Flash前面。故不论那一种Flash ,
各业者2000年以后在Flash的制程微缩化上将比过去积极。
各大 Flash 业者产品开发计划
厂商 产品 2000 2001 2002
Intel
NOR .16~128M
(μm,多值)
.256M(μm,多值)
Atmel
NOR .256K~32M(μm)
.64M(μm)
NEC
NOR .16~32M(μm) .32/64/128M
(μm)
STMicro
NOR .~32M(μm)
.32/64/128M(μm)
.256M(μm) 1G (μm,
多值)
Sharp NOR .2~32M(μm) .64M(μm)
NOR .1~64M(μm)
富士通
NAND .32/64M(μm) .128/256M(μm)
NOR .64M(μm)
东芝 NAND .16~256M(μm) .512M~1G
(μm,多值)
1~2G (
μm,多值)
DINOR .8~32M(μm)
三菱
AND .256M(μm) .64M(μm)
日立
AND .64/256M
(μm多值)
.512M
(μm,多值)
Source:Electronic Journal,半导体产业新闻
日系 Flash 业者生产计划概要
生产计划 产能规划
富士通
.月产2400万颗(NOR型8Mb换算)
.2000年1月开始量产NAND型
.未来生产比率NOR:NAND=9:1
.1999年产值约1200亿日圆,2000年
可望成长70%
.全球占有率约20%弱,和合作伙伴
AMD总占有率40%以上。
.主力生产线:AMD合资工
厂,FASL月产8吋万片,
2000年内增为万片
.投资FASL第2条生产线300
亿日圆,引进μm制程
.考虑2001年投资1500亿日圆
兴建12吋新厂
东芝
.主力产品NAND型16M~256M,少
部份NOR型64M
.月产700万颗(64M NAND型换算),
2000年9月增为900万颗
.月产250万颗(16M NOR型换算),
2002年下半年增为1500万颗
.1999年产值约400亿日圆,2000年
可望增为800亿日圆
.和SanDisk合资在美国
Dominino 厂增设生产线,
投资额共700亿日圆,2001
年开始生产NAND型,和原
四日市主力厂合计月产8吋4
万片
三菱
.现有产品,DINOR型16M、32M和
64M;AND型256M
.月产量,8吋2万片,2000年
第2季提高至万片,少部
.生产能力:16M100万颗/32M200万
颗,2000年16M换算1000万颗
份μm试产
Sharp
.NOR技术由Intel提供,月产2000万颗(8M
换算),2000年底增产为2600万颗,2001
年量产规模未定
.75%用在行动电话手机
.量产规模和大容量化次于富士通/AMD
.2000年下半年开发64M产品
.福山第四工厂投资100~200
亿日圆的μm,第三工
厂μm化,无新建生产
线计划
三洋
.512K到32M NOR型生产中,月产能200
万颗(以16M换算),2000年底增为400万
颗
.正开发64M产品
.无增设新产能计划
日立
.AND型64M月产60万颗,256M 50万颗
.2000年下半年256M 100万颗,2001
年第1季提高至200万颗
.512M 2000年下半年开始生产
.考虑在2001年4月开始生产
的12吋新厂投产,另外在新
加的NHS DRAM生产线一部
份转成flash生产
Source:Electronic Journal,半导体产业新闻
程序代码储存用Flash的最大市场在手机,其需求容量不仅大且成长率最高,
遂成为技术推展的指标。无力跟上技术的三流业者到最后只能在PC用BIOS市场喘
息。依东芝的预测,在2002年时程序代码用Flash有57%是用在手机上。每台手机
平均容量的成长率则有50%之多,加上每年手机出货量的高成长,使得近几年的程
序代码用Flash之总位成长率将超过100%,比DRAM通常达到80% 以上的水准来得
高。NEC估计2000年此用途的Flash大致缺货20~30%。
◆ 内存在手机成本比重攀升,引发多重效应
提到手机用内存,不能只谈Flash,SRAM也同样扮演相当重要的角色。不管
是SRAM或Flash,随着应用方式的多样化,容量跟着增加,通常得利用多芯片包
装方式(MCP),来降低体积,不仅两者缺一不可,也会因某特定容量的异常供
需状态而影响手机的正常出货。如日本NTT DoCoMo的iMode手机需要48/64M
Flash和8M SRAM的MCD,比一般手机的32M Flash和4M SRAM之MCP所需容量来
得大,但因8M SRAM缺货,遂不得不用后者的两个MCP来包成一套。未来手机逐
渐和Internet结合,这种高容量内存MCP的需求就愈大。
其平均每位单价的下跌幅度远不若每台手机所需的平均容量成长,故MCP的
单价将愈来愈高。然而手机用其它IC和被动组件的平均价格应是往下滑落,MCP
反而运势提高,其所占的材料成本比率遂将攀升。以手机上网普及率最高的日本
为例,业界估计在1998年时,标准的16M Flash和2M SRAM的MCP,占所有IC和被
动组件总和的10%,但在1999年新的32M Flash和4M SRAM之MCP,已把比率增加
至25%,2000年的iMode手机所用的64M Flash和8M SRAM之MCP,竟占了50%成
本比率。这种现象十分不合理,这正是为何业界亟思加速微细化的原因之一,甚
至台湾专业IC设计业者,在2000年跨入μm,以及μm SRAM制程的量产,
此外封装业者也看好在MCP的市场潜力,近年内,SRAM和MCP将成为台湾半导
体业界在手机题材上可以好好发挥的产品。就前瞻性技术言,部份领导业者积极
研发新的内存来替代SRAM和Flash,方能有效地降低成本,如MRAM(Magnetic
RAM),以Motorola和IBM最为人所熟知。
行动电话手机所需不同容量内存的出货量占有率预测
1998 1999 2000 2001 2002 2003
4Mb % % % % % %
8Mb % % % % % %
16Mb % % % % % %
Flash
32Mb % % % %
256Kb % % % % % %
1Mb % % % % % %
2Mb % % % % % %
GSM
SRAM
4Mb % % % % %
8Mb % % % % %
16Mb % % % % % %CDMA Flash
32Mb % % % % % %
64Mb % % %
2Mb % % % % %
4Mb % % % % % %SRAM
8Mb % % % %
Source:In-Stat
手机将为在PC之CPU用高速缓存之上丧失市场的SRAM,另创一可大肆发挥
的新空间,且其容量高、速度不慢,制程又走在最前端,整体利润不错,是过去
苦于SRAM市场不彰的内存设计业者之救世主。可是只拥有优异设计技术而具竞争
力的业者才可能争取到产能,对于无心提升技术而守株待兔的业者无异是当头棒
喝。
行动电话手机所需之 Flash 需求
年 1999 2000 2001 2002 2003 2004
手机数量(百万台) 280 400 500 600 700 800
平均搭载容量(Mb) 16 24 36 48 64 86
位需要(Tb) 4,480 9,600 18,000 28,800 44,800 68,800
N
O
R
型 成长率(%)
Source:Electronic Journal
Flash数据储存的应用之快速崛起导因于数字相机,近来又有MP3 player驱动需
求。但是若把Flash只视为数据的储存工具,定义上过分狭隘,在1999年下半年起,
日本业界尝试赋予Flash更宽广的应用观念,并透过制程的微细化,加速成本的下
跌,让Flash得以深入各种电子产品上,而不限于携带式装置而已。
◆ Flash 卡插槽渗透速度高于 Bluetooth 和 1394
数据储存用Flash的主要应用是在Flash卡,可在各设备间随时插用,产品概念
上即是一虚拟的网络连结,和其它新崛起的界面Bluetooth、IEEE 1394,有相同的
功能与含意。在界面的成本上,Flash卡插槽只有1~2美元,比Bluetooth和1394的界
面便宜许多。Bluetooth模块预定在2001年后才会开始出货,其价格在20美元上下,
直到2004年以后,才可能降至5美元。IEEE1394则是在以TI为主导的IC业者之努力
下,使用μm制程后才可能降5美元。
各种网络界面特性的比较
区分 小型Flash卡 Bluetooth IEEE 1394
概念上的作用 虚拟式的网络
无线个人局域网
络的连结
高速有线网络
数据传送速度
8M~16Mbps ( 写 入 速 度
实际上为)
1Mbps (实际上约
为721Kbps)
100M~400Mbps
1 张 专 辑 以 MP3 格
式压缩约70MB,传
送所需时间
40~80秒 10~15分钟 ~6秒
成本
.连接器1~2美元
.Flash卡,现在主流
为32MB价格约为80
美元
.2004~5年约
为5美元
.2001年约为5
美元(界面零
组件不含缆线
等)
Source:全球电子报《研究中心》整理
换言之任何设备都可轻易地具备Flash卡的插槽,因此Flash卡,比Bluetooth和
1394拥有绝对的优势;在传送速度上,比1394略逊一筹,但以MP3压缩的一张70MB
专辑所需的40~80秒下载时间,仍可为消费者接受。故Flash卡插槽可望很快地渗透
到各种装置与设备上,并成为Flash卡三大规格阵营─Memory Stick、SD和Secure
MulitMediaCard相互较劲的主战场。
一旦能成为市场上的主流,就可带动庞大的Flash卡商机。这也是为何一向高
傲的Sony,突然间放下身段,愿意参加台湾的IA联盟,并大力推展Memory Stick的
背景因素之一。其情况等于是1993年Sony推出迷你光盘MD,对抗Philips的数字卡
带DCC时的再版,台湾业界地位突然窜升,实是过度竞争下的必然结果。
◆ 新一代 Flash 卡因版权管理机能而贵
不过Sony并非将Memory Stick(以下简称MS)的技术大方地授权台湾厂商使
用,并生产Flash卡及其相关零组件,而是期望台湾业界的系统产品能够支持MS,
亦即备有Memory Stick插槽,对台湾业界的实质利益非常有限。原来新一代的Flash
卡(Secure MMC,MS、SD)和过去的Flash卡(SmartMedia、Compact Flash)最
大的不同是具备版权保护管理机能,再加上必备的数据输出入控制功能,均是Flash
卡最宝贵的智能资产,所以具有Flash芯片和控制芯片能力的半导体制造商,未必
有能力开发出独自的Flash卡规格,如三星、富士通、日立和三菱等都只有Flash内
存制造能力,但并无自己设计的Flash卡。
换言之,Flash卡的技术层次已接近系统层级,以Sony的处境,释放MS的制造
权给台湾业者的实质好处,远小于台湾业界的系统产品支持MS插槽,故Sony必然
先采取最有利的授权方式,而绝不会一开始就把自己摆在下风处。
台湾若干加入支持MS行列的业者,其系统产品确切有需要Flash卡插槽的设计,
即早取得MS技术数据,有助于早日完成设计,特别是大家都生疏的版权保护管理
技术。然而台湾业界未必得因Sony积极的推销MS而投其所好,反而得把握机会,
拉拢SD阵营,从中争取最优渥的市场机会,而不是只为人作嫁。
◆ 台湾业界在 Flash 卡控制芯片构装上有潜在机会
实际上在Flash卡的技术中态度最开放的莫过于SanDisk主导的Compact Flash,
该公司虽自行设计Flash内存,委由联电代工,并搭配NEC、Motorola等控制芯片,
再自行构装组合,以自我品牌或OEM方式行销,但也授权任何有能力的业者制造
Compact Flash卡,如日立主打的Flash卡即是Compact Flash,台湾也有数家业者从
事Compact Flash卡的制造。
台湾业者除了Flash芯片的代工之外,Flash的设计已落后太大,而不太可能跨
入,其它的如控制芯片的设计、卡片的封装、PCB的生产等都有机会。且其要求的
规格甚严,唯有技术能力强的业者才能生存,是业者自我挑战的好产品。台湾业
界应设法争取SD和MS,如同Compact Flash一般的开放程度,才有义务在系统产品
上去支持其插槽。Sony曾引用其市场调查,强调其家用DV摄影机等新机种被消费
者选购的最强烈理由,是因具备MS插槽。
或许这个讲法的确是真的,却有误导的嫌疑,毕竟上述调查只在日本国内进
行,MS或许在日本计算机产业是个宝,但在美国市场却不见得如此。台湾业界打
的市场大都集中在北美,且为OEM型态,支持MS所能带来的实际促销效果恐怕很
有限。反过来说,就是台湾具备上述日本所没有的特质,MS或SD更应该因台湾业
界的采用而贵。台湾IA联盟成员实应正视如何把台湾业界利益摆第一,而非成为
日本新兴技术促销的在台代表处。
◆ MS 市场冲刺比 SD 快
不管是SD或MS都在积极取得更多业者的支持,部份业者甚至脚踏两条船,由
所支持的业者数目多寡来判断优劣势实过为武断。SD的最大优势是主导者松下拥
有全日本行动电话手机最大的出货量,因而导致NEC不得不跟着采用SD,两者的
占有率四成左右。Sony在手机的出货量上远不如松下,故刻意不在手机上着墨,
而致力在消费电子产品上的布局,特别是PS2方面,最可以突显Sony的优势。估计
2001年时,PS2全年可以卖出2000万台,亦即当年就多出2000万台支持MS的插槽,
同时至少产生2000万片MS卡之需求。
松下虽可以因为是任天堂的合作伙伴而在Dolphin扳回一城,可是Dophin一直
要等到2001年下半年才上市,时间点对SD阵营较不利。依Sony的规划,自认为MS
在2000~1年间可取得全球Flash卡出货量的一半,依现在整个情势判断,非常有可
能MS产品推出的时间比SD早,加上Sony独家操作,危机意识强烈,如家用摄影机,
不管是DV或D8,都已支援MS;反观松下的机种依然还是支持MMC,而非SD。此
外SD的另一个主导业者东芝在信息家电的实力也远不如Sony。故SD阵营可能要多
倚重其它非主导业者的襄助,才能有弭平太晚进入市场的劣势。
日本业界对Flash卡的应用并不只限于数据的储存。Sony已准备将MS阶段性地
和其它功能性产品整合成模块,将Flash卡提升至外围设备辅助的工具,除了可提
升附加价值之外,并可刺激消费者的广为采用,同时也有助于Flash卡界面的掌握
者,如Sony,更能延伸其对外围产品的控制力。在达到此目标之前,Flash卡的低
价化是必需先解决的首要条件。
Sony 对 Flash 卡全球市场与 Memory Stick 出货量的预测
区分 1997/4~1998/3 1998/4~1999/3 1999/4~2000/3 2000/4~2001/3
全球Flash卡出货量
(百万片)
3 5 10 20
Memory Stick预期
的出货量(百万片)
-- -- 3 10
日本
-- 4 9
支持Memory
Stick插槽的
终端产品累
积出货量(百
万台) 全球 -- 2 8 20
Source:Sony,全球电子报《研究中心》整理
Sony 提供之 Memory Stick 新附加价值应用
时期 第一阶段 第二阶段 第三阶段
功能 储存用 界面化 新机能
产品 Flash卡模块 Flash卡+Bluetooth模块
Flash卡+DSC
+FM/TV Tuner
+Game
+GPS 模块等
Source:Sony,全球电子报《研究中心》整理
◆ 业界积极寻求低价解决方式
Flash卡的最大比率成本当然是在Flash内存本身。依照Sony的说法,MS的成本
比率中,Flash和控制IC总和约占75%左右。富士通则表示单单Flash就约占了九成
的成本比例。台湾OEM业者私下透露的比重则是在70~80%间。各方的说法不一,
主要原因是和Flash的取得与其行销通路的不同有相当密切的关系。如台湾的OEM
业者本身没有Flash的制造能力,得向三星或三菱等取得货源,每颗Flash都是已经
包装好的产品,单价较高。可是像东芝、日立或SanDisk,本身既有Flash产品又有
Flash卡的业者,在芯片的封装上可使用MCP的方式,平均的Flash芯片单价较低。
不过不管那一种取得方式,Flash制造商势必积极朝微细化努力,并引进单一
细胞多位的技术,才能有效降低成本。传统上每个Flash细胞只能记录1个位,在2000
年之后,SanDisk将是全球第一家引进纪录2位技术的厂商,如此理论上相同的纪录
密度,晶粒面积可减少一半。预料日立、东芝亦将陆续引进。
◆ 未来四年内市场年平均成长率 35%
目前数据储存用Flash最大的市场依然是在数字相机上,1999年约占了六成左
右,特别是高画素的机种需求量逐渐攀升,相对地更高容量的Flash卡是必要的。
但是数位相机的出货量成长并不及MP3随身听,且后者的价格较便宜,成本比率
最高的部份集中在内建的Flash或Flash卡,估计在2001年时Flash在MP3上的应用市
场将超过数字相机。
依照Flash的历史经验,每位的平均单价平均每年下滑30%左右。东芝预测2001
年下半到2002年间,每MB可到达1美元的水准;但因每年所需的总位数是以倍数
成长,故估计2001~2004年的数据储存用Flash的年均成长率大致为35%左右,因此
半导体业者计划以更积极的态度迎接Flash市场的正式起飞。九○年代初期Flash的
制程大概落后DRAM一个世代以上,2000年时将缩为半个世代。日本业界估计2005
年时Flash就可追上DRAM的制程微缩化水准了。
半导体音乐随身听产品动向分析
随着因特网的普及,在线音乐蔚为风气,可将数字音乐储存于闪存,并随时
播放、聆赏的半导体音乐随身听市场,近来逐渐成形。早期市场均以美国、韩国
产品为主,不过SONY、三洋、Sharp、东芝、Aiwa等日本业者,相继于去年底投
入生产,市场颇有一举扩大之势。根据三洋电机的统计,2000年日本单一市场规
模即可达到25万台,而全球需求更可望突破200万台。由于半导体音乐随身听不须
机械结构,具有耐震、可随机存取等优点,而轻薄短小的外型,更是最大的竞争
优势。不过若与录音带或MD相较,储存媒体价格高昂,则是现阶段半导体音乐随
身听普及化发展的瓶颈。
半导体音乐随身听全球市场规模预测
Source:三洋电机,全球电子报《研究中心》整理 单位:万台
半导体音乐随身听的特征,就是可以将数字音乐数据压缩,存放于小容量的
储存媒体中,并可随身携带、长时间播放。其硬件架构主要是由多项半导体组件
组成,包括内部处理讯号的微控制器、DSP、D/A、A/D,以及用于储存音乐数据
的微型记忆卡。
目前半导体音乐随身听的音乐数据,主要是透过网络下载,再藉由USB等接
口传输至闪存当中。有流畅的管道、高速的传输速度以及丰富的音乐资源,才能
促使产品快速普及,如果半导体组件与记忆卡是产品的骨架,数字音乐传送服务
则可说是血肉与灵魂。本文以下即针对上述三大要件今后的发展动向,分别进行
探讨与分析,希望能提供相关厂商发展产品之借镜。
ㄧ、半导体组件发展动向
半导体音乐随身听使用的半导体为组件,大致上可分为(1)微控制器(2)DSP、
(3)DAC、功率扩大器等模拟处理享份,以及(4)闪存。此外,如果产品具录音功能,
则还需外加(5)ADC。
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
全球市場 100 200 350 600 1000 1700 2900
海外市場 90 175 300 500 800 1320 2170
日本市場 10 25 50 100 200 380 730
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
以处理的流程而言,微控制器职司整体的控制功能,包括与外部接口之间的
数据传输、与内部闪存之间的数据存取,以及按键、显示等人机接口。使用者经
由外部接口将经过压缩、编码的数据传送至内建或外接的闪存(卡)后,DSP会负
责将压缩过的数据还原成数字语音.音乐讯号,再送至DAC进行处理。DAC负责
将数字讯号转换为模拟讯号,再送至功率扩大器进行增幅,最后从耳机或外接端
子输出。如果产品具有录音功能,则需要另行配置ADC,将由麦克风输入的模拟
讯号转换为数字讯号,再送至DSP处理,随后反向回送微控制器,最后储存于闪存
中。
现行半导体音乐随身听基本架构
Source:全球电子报《研究中心》整理
目前半导体音乐随身听半导体组件市场,以美国TI、Cirrus Logic,以及德国
Micronas为主要厂商。从这些厂商的产品策略中,或可一窥今后发展的动向与趋势。
◆ TI:主攻 DSP,采用软件 Engine
目前TI DSP市占率达5成,为了善用市场龙头的地位,除了行动电话之外,半
导体音乐亦为主战场之一。现阶段该公司主力产品为低电压、低耗电DSP
Micro
Controller
LCDUser Interface
USB/RS-
232/ 1394 DSP
Flash Crystal
ADC
Stereo/
DAC
MIC
Amplifier
Line
Out
Power Module
「TMS320VC5409」。该款产品最大的特征,在于采用软件运算引擎,以及可程
序化的设计。由于目前音乐压缩规格纷陈(详见下文),而采用该公司的产品,
只需更新软件,即可与多项压缩规格兼容,可提供产品研发厂商较大的设计空间。
目前C5049已获得SONY与三洋电机的采用。
◆ Mirconas:主推 DSP,坚持硬件路线
该公司专注于发展MP3,目前在MP3 DSP领域占有率极高,主力产品为
MAS3507,主要特征在于内建多项接口功能。而该公司计划于今年发表的新产品
「MAS3509」,将在MAS3507内附加AD/DA转换器与耳机功率扩大器功能,并支
持SD Card的著作权保护功能。该公司同时表示,今后除MP3规格外,也将推出支
持AAC(Advanced Audio Coding)或其它压缩规格的产品。与TI主推可程序化软
件DSP的策略相较,该公司显然较为专注硬件路线。
◆ Cirrus Logic:固守 Analog,强调低电压、低耗电
相较于上述两家厂商主攻DSP的策略,Cirrus Logic则将主力置于后段的模拟处
理部份。为了强化Analog部门的实力,该公司之前即斥资吸收Audio半导体老店
Crystal Semiconductor。现阶段主力产品为CS43L42,主要特征在于将DAC、数字.
模拟滤波器、耳机功率扩大器以及外接端子功率扩大器等功能,整合于单一芯片。
此外,为了简化与DSP之间的接口技术问题,并降低产品的耗电量,低电压一
向是该公司的主要诉求。由于低驱动电压很可能影响到功率扩大器的表现,使得
输出的音质欠佳,为了解决这个问题,该公司特别设置复数电源端子,以求能施
以功率扩大器较高的电压。今后该公司还计划朝向PWM扩大器发展,希望能进一
步降低驱动电压。
从上述厂商的产品策略中可以发现,不论是软件引擎或硬件核心,也不拘前
段DSP或后段Analog,将各项功能整合于单一芯片,并力求降低驱动电压,似乎是
共通的趋势。未来半导体音乐随身听产品的基本架构,将以DSP为核心,并将人机
接口、外部传输接口、著作权保护功能、译码、编码功能全部整合,如此不仅可
降低电压组数、缩减生产成本,更有助于产品的轻薄小发展。
二、微型记忆卡发展动向
◆ 著作权保护成为必备功能
另一个影响半导体音乐随身听的重要组件,便是微型记忆卡。目前微型记忆
卡的规格林立,「Compact Flash」与「Smart Media」可算是其中的元老,而中生
代的规格则为Infineon与美国SanDisk合作开发的「Multi Media Card」。而新生代
的规格则算是SONY的「Memory Stick」。
以 DSP 整合各项功能的半导体音乐随身听基本架构
Source:全球电子报《研究中心》整理
LCD
User
Interface
USB/RS-
232/ 1394
Audi Format
Encorder/
Decorder
Flash
Audio
Effect
(EQ,
AC3,
Dolby)
MIC
DAC/
Amplifier
Line
Out
Power Module
Authentication
Encryption/
Decryption
Keys
I/O
Interface
軟體為主的DSP架構
不过上述规格可能都不适用于新世代的应用,原因在于想要成为网络时代的
储存媒体,保障智能财产权将是不可或缺的功能。在此背景下,松下、东芝与SanDisk
首先于8月发表MMC的后继规格「SD Memory Card」,日立、三洋电机与德国
Infineon随后于同年11月提出「Secure MultiMediaCard」,而SONY亦于1999年12月
发表「Magic Gate Memory Stick」。三项规格最大的特征,便在于具有著作权保护
功能,可以防止须付费的在线音乐等数字数据被不当复制或传播。因此目前业界
普遍认为,新世代的微型记忆卡,恐将由上述三项规格竞逐。
◆ 规格终将走向统一
从1999年后半开始,三大阵营便开始积极推广自行开发的规格。SONY首先于
12月发表采用「Memory Stick」作为储存媒体的半导体音乐随身听「Memory Stick
Walkman」,随后集团旗下的SONY Music,亦于同月推出网络音乐传送服务
「 bitmusic 」。而在 SD 阵营方面,先于今年 1 月成立 SD Card 推广组织「 SD
Association」,又于3月发表SD Card随身听。至于Secure MMC阵营,也于2000年3
月发表MMC随身听。各阵营之所以使尽浑身解数,不惜短兵相接、正面对决,原
因只有一个,就是微型记忆卡规格很可能走向统一。
这样的推测是其来有自的。首先以音乐随身听单一用途而言,如果微型记忆
卡规格统一,存有音乐数据的记忆卡,将可以在任何厂牌的随身听读取,如同目
前的MD或录音带,对于消费者而言,自然是好处多多。而以复数用途而言,规格
统一的效益更高,除可垂直统合同一类型的产品之外,还可横跨不同类型的产品。
例如利用配备记忆卡的手机上往下在音乐后,将可直接于随身听读取,而不须透
过USB等外部接口。
面对微型记忆卡三大阵营之间的激烈竞争,业界厂商目前多不表态,纷纷采
取观望的态度,希望等到市况较为明朗时,才做出最后的决定。因此现阶段三大
阵营恐怕只能一方面固守擅长的领域,一方面积极向外开疆辟土。而最后的优胜
劣败,则将端视消费者的抉择。
传统微型记忆卡规格一览
名 称
外型尺寸
(mm)
储存容量
(MB)
支持厂商 主要用途
Compact
Flash
××
2~192
SanDisk、Canon、松下电器、
NEC、Seiko Epson等
数位相机、HPC、
电子书等
Smart
Media 37×45× 2~64
东芝、富士写真、Sega、
Olympus、三星电子等
数字相机、PDA、IC
音乐播放机等
Multi
Media
Card
24×32× 2~16
SanDisk、西门子、日立、
Ericsson、NEC、AMD、
Canon、Nokia等
行动电话、PDA、数
字摄影机、IC音乐播
放机等
Memory
Stick
×50×
4~64
SONY、Aiwa、Sharp、Casio、
Olympus、
三洋电机、富士通等
数字相机、数字摄影
机、打印机、IC音乐
播放机等
Source:各厂商,全球电子报《研究中心》整理
三、在线音乐发展动向
自从爱迪生发明留声机以来,人类首次体验到所谓的「原音重现」。之后随
着无线电广播的发展,音乐开始发挥它无远弗届的传播力量。根据IFPI(the
International Federation of the Phonographic Industry)的统计,1999年包括LP、录音
带、CD与MD在内的全球音乐市场规模达385亿美元,总销售量则为38亿片,显示
音乐已成为现代人不可或缺的休闲娱乐之一。
数字音乐对于音乐产业而言,既是天使又是魔鬼。当音乐形式逐渐由LP、录
音带朝向数字格式的CD发展之后,音乐CD凭借着使用上的便利性与较为低廉的生
产成本等优势,迅速成为市场主流,同时扮演了火车头的角色,带动整体音乐产
业快速成长。不幸的是,当音乐被转化为许多0与1的排列组合之后,只要透过适
当的工具与技术,就可以复制出几乎一模一样的成品。首先是烧录机的兴起,带
动了盗拷的歪风,使得唱片销量大幅减少。而因特网的风行,更造成了另一波产
业革命。
◆ 在线音乐问世,带动产业革命
所谓的数字音乐传送服务(EMD, Electronic Music Distribution),就是将音乐
转为数字数据,并透过网络等途径传送至终端机,供使用者播放、聆赏。由于其
主要应用模式为透过网络下载,因此又称为在线音乐。初期的在线音乐由于档案
太大,不能迅速传递,再加上音质不佳,又必须利用计算机播放,较不构成威胁。
不过自从MP3出现以后,一切都为之改观。
MP3压缩格式的出现,大幅缩减了档案大小,使得数字音乐很容易透过网络
下载、传输。不过MP3等在线音乐的风行,却也开始直接冲击传统音乐产业。利
用相关软件,每个人都可以将音乐CD转成数字MP3档案,放在网络上供人下载。
一时之间MP3相关网站如雨后春笋般出现,内容从流行、爵士到古典,几乎是一
应俱全。而硬件厂商相继推出的MP3随身听,使得下载后的音乐数据可以随身携
带、聆赏,更加促进了在线音乐的发展。
在线音乐的内容虽然丰富,却大多没有合法版权,风行的程度愈盛,对于传
统音乐市场销售的杀伤力也就愈大。为此,美国唱片工业协会(RIAA)因而对MP3
随身听创始厂商Diamond提出告诉,同时又针对数家拥有丰富MP3歌曲资料的网站
采取法律行动,不过却都是铩羽而归。至此,传统音乐业者才体认到透过因特网
销售音乐产品,将是必然的趋势。
◆ 业界团体相继开发著作权保护机制
为了确立于透过网络销售数字音乐数据的安全机制,RIAA与全球五大唱片集
团(BMG、EMI、SONY 、 MCA/Universal/PolyGram 、 Warner
Bros/Electra/Atlantic),于1998年12月筹组数字音乐安全协会(Secure Digital Music
Initiative, SDMI),并于1999年7月针对MP3等半导体音乐随身听发表「Portable
Device Specification Version 」。该项规格并非特定方式的标准技术,而是以安
全而合法的在线音乐传输为目的,所制定的技术条件规范。相关硬件技术规格标
准,预计将于今年7月出炉。
此外,日本音乐著作权协会(JASRAC)亦于1999年发表名为DAWN2001的电
子化著作权管理系统构想,主要采用电子水印技术,将权限、认证等相关信息,
嵌入数字音乐数据当中,并追踪使用者的使用情况。该项系统不仅可用于音乐CD
等实体,亦可直接附加于透过网络传输的数字档案。此外,DAWM2001并具有在
线付款机制的功能。
◆ 压缩规格百家争鸣
非法複製傳播
禁止複製
Internet
Internet 限制複製次數
付費複製機制
母片(無防拷)
母片(有防拷)
目前网络传输的音乐压缩格式可说是百家争鸣,最为耳熟能详的便是MP3。
虽然目前MP3规格的随身听与在线音乐网站仍然独领风骚,不过由于其不具有著
作权保护技术,因此迟迟未获得唱片业界的支持,如果MP3还是不朝向智慧财产
权的风向发展,未来也恐将被淘汰。在此背景下,各主要厂商纷纷自行着手研发
压缩规格,希望能成为业界标准,取得主导的地位,不过何者能成为未来在线音
乐的主流,则尚待观察。
著作權浮水印保護機制
複製控制資訊
權限資訊
認証資訊
嵌 入
使用者無法感受,亦
無法去除浮水印
經類比處理或數位壓
縮亦可檢測得知
在线音乐主要压缩规格一览
名 称 开发厂商 特 征
MP3 MPEG
为MPEG-1/Audio Layer3的略语。可将CD音乐数据压缩
为1/10的大小,目前为最普及的压缩格式之一。
WMA Microsoft
Windows Media Audio,为微软提倡的多用途数字content
传输规格「WMT」当中的语音压缩技术。在音质相当的
情况下,压缩后的档案大小约为MP3的1/2。
ATRAC3 SONY
Sony自行开发的语音压缩技术。为MD压缩规格ATRAC
的高压缩版本,压缩率达MD的两倍。
EPAC Lucent
Enhanced Perceptual Audio Coder,由隶属于该公司的贝
尔实验室所研发,压缩比由1~11不等。
AAC MPEG
MPEG-2 Audio标准规格之一,又称为MPEG2-AAC。特
征在于支持多声道。
A2b AT&T 基础技术来自于AAC。可将CD音源压缩为1/20。
MP4 Global Music Qutlet
采用AT&T Labs之译码技术。内建语音播放功能。
QDMC Q Design 压缩规格与AAC相当。
TwinVQ NTT Human Interface
为「Solid Audio」半导体随身听采用的压缩规格,与
Yamaha开发的「SoundVQ」兼容。支持SDMI,压缩比
约为18。
Liquid
Audio Liquid Audio
为该公司开发的音乐传输系统。内建著作权保护功能与
密码技术,成为后MP3规格的呼声很高。压缩格式支持
Dloby Digital。
Real Audio Real Networks
特征在于在低传输速度下,仍可保有高音质。不过由于
其定位为在线实时播放,与其它规格相较,音质略逊一
筹。但与Liquid Audio合作之后,再次受到市场瞩目。
Source : 各 厂 商 , 全 球 电 子 报 《 研 究 中 心 》 整 理
◆使用者付费终将落实
MP3的泛滥,使得唱片业界忧心忡忡。但RIAA前面几次诉诸法律,却又都铩
羽而归,对于目前的乱象,唱片业者似乎是无计可施。不过最近却传出一项令唱
片业界振奋的消息。
著名在线音乐网站业者,近来推出一项名为My MP3的服务。使用者
可于该公司网站上,将自己拥有的CD转为MP3格式档案,存放在提供的
硬盘空间中,之后即可凭借个人密码,随意下载至PC当中。结果遭到RIAA以利用
无版权的数字音乐数据从事商业行为为由,提出侵权告诉。结果美国联邦法院于
今年4月28日最终宣判侵权案成立,使得必须付出巨额的赔偿金。
不过一般预料两造和解的可能性很高。因为RIAA的目的并不在于使MP3网站
销声匿迹,而是希望取得主导音乐市场的地位。尤其在智慧财产权高涨的情况下,
不论是在实体或虚拟环境当中,使用者付费的概念终将落实。如能将提供在线音
乐传输服务的业者都纳入唱片产业的体制之内,成为虚拟通路商,在网络世界无
远弗届的传播特性下,将可创造庞大的利益。
虽然这是唱片业者的如意算盘,不过成立的可能性颇高。因为目前绝大多数
的音乐资源仍掌握在少数的唱片业者手中。如果想要下载、聆赏主流。
四、结论
在因特网蔚为风气,并逐渐成为日常生活一部份的情况下,半导体音乐随身
听的市场十分可期。根据日本Electronic Journal的预测,半导体音乐随身听可望于
2001年取代数字相机,成为NAND/AND型闪存需求量最大的应用领域。1999年市
场主要以美、韩厂商为主,总出货量约为100万台,今年在SONY、三洋电机、东
芝、Sharp等日本大厂相继投入的情况下,全球出货量可望一举突破200万台。
目前半导体音乐随身听产品的发展,仍面临了几项外在环境的瓶颈,例如加
密技术、安全规范等尚未有具体、公认的标准;网络频宽过窄、传输速度太慢,
以及唱片业者、创作人与在线音乐传送服务业者之间的如何拆帐等。但目前相关
厂商均已着手解决上述课题,相信在不久的将来,即可获得具体的成果。
除了上述外在环境的因素之外,半导体音乐随身听想要真正普及、深入至一
般大众,本身仍有必须克服的课题,兹将日后产品可能的发展趋势整理如下,做
为本篇的结论:
◆ 低价化
目前半导体音乐随身听虽然日渐普及,但其价格却谈不上平易近人。该项产
品完全没有机械结构,原本应该十分具有成本优势,但目前最大的问题,在于闪
存价格过高。在微型记忆卡动辄数千元的情况下,现阶段使用者多半仅会购置一
片记忆卡,反复抹写利用。但若64MB记忆卡降日趋平价,同时可以在便利商店随
手购得时,记忆卡将会如同过去的录音带、现在的MD,每个人可能拥有数片、甚
至数十片,此时半导体音乐随身听也将步入真正的普及阶段。
◆ 规格走向统一
如同前文所介绍的,目前不论是快闪记忆卡(SD card、Memory Stick、Secure
MMC等),或是档案的压缩格式(MP3、ATRAC3、AAC等),都是规格林立,徒令
厂商无所适从,消费者无从选择。尤其是微型记忆卡日后可望普遍搭载于各项电
子产品,如果在购买前还必须考虑是否兼容,势必大大降低购买的意愿。因此相
关规格的统一,将是不可或缺的要件。
NAND/AND 型闪存需求量统计
数位相机 1999 2000 2001 2002 2003 2004
需求量(万台) 600 700 800 900 1000 1000
平均内建容量(MB) 8 16 20 24 32 48
平均外加容量(MB) 24 32 48 64 80 96
总bit需求量(Tb) 1,536 2,688 4,352 6,336 8,960 11,520
Bit需求量成长率(%) 75
半导体音乐随身听 1999 2000 2001 2002 2003 2004
需求量(万台) 100 300 600 1100 1500 2000
平均内建容量(MB) 32 32 48 64 64 64
平均外加容量(MB) 32 32 48 61 96 128
总bit需求量(Tb) 512 1,792 6,144 15,872 34,560 66,560
Bit需求量成长率(%) 250
注:半导体音乐随身听包括内建音乐播放功能的手机
Source:Electronic Journal
◆ 脱离仰赖 PC 的传输方式
目前半导体音乐随身听的运作模式,必须先透过PC从网络下载数字音乐数据,
再经由USB等外部界面传输至随身听当中,因此仍算是PC的附属品,称不上是消
费电子产品。家中没有PC,自然无法利用,就算有了PC,传输软件的操作等技术
问题,仍然可能令人却步。如何简化操作程序,就成为关键的课题。
以现况而言,行动电话是最简易且普遍的通讯方式,多数先进国家普及率已
超越50%,人手一机的情况指日可待。因此透过随身携带的手机,将数字音乐数据
下载至记忆卡,再透过同样是随身携带的随身听聆赏,将是最可能的PC替代方案。
目前三洋电机、日立等日本厂商,便已朝此一方向发展。日后若技术成熟,数字
音乐的播放功能,更有可能被整合至手机当中,成为一项附加的功能。届时半导
体音乐随身听的市场规模将等同于行动电话,市况前景自然不言可喻。