行動處理器業者如何挖掘未來成長潛力？

雖然多數機構預估 2014 年高階智慧型手機的成長將有所下滑，行動處理器業者仍然對未來的需求給予樂觀展望，這主要是著眼於其他智慧型應用的巨大潛力。行動處理器大廠高通（Qualcomm）也在 CES 2014 美國消費性電子展上透露正轉向消費者生活周邊的其他設備：包括智慧電視、汽車市場以及家庭聯網佈局，並在參展期間推出針對智慧電視的驍龍 802 處理器、驍龍 602A 車用處理器，以及互聯網處理器（IPQ）、AllPlay 智慧媒體平台等手機以外的產品，NVIDIA 也演示了用於汽車應用的 Tegra K1 處理器，並表示該款產品將幫助自動駕駛車輛從研究領域進入到大眾市場。每年全球銷量近 6,000 萬輛的汽車與行動上網、智慧型裝置整合會帶來怎樣的使用體驗？未來你我的愛車會不會成為「有四個輪子的智慧型手機」？請看 手機王網站的分析報導。

行動處理器性能競爭越加劇烈

在過去，包括工業設備及家用電器多數仰賴專門的嵌入式系統（Embedded system）進行控制，這是一種「完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用電腦系統」。不過 Apple iPhone 與 iPad 的成功已部分證明了「泛用型內嵌式作業系統」的潛力，採用 ARM 處理器及硬體架構的低功耗、長續航時間優點都深深吸引消費者。2007 年 iPhone 的問世大幅加快了行動裝置處理器的性能發展，在行動上網應用日漸普及之際，消費者對智慧型手持裝置運算能力的要求也水漲船高。雙核心應用處理器已是 2011 年高階產品的標準配備，性能更強大的四核心應用處理器也於 2012 年大量普及。2007 年的 iPhone 一代的 ARM 11 處理器晶片性能僅相當於早期的桌上型電腦 Pentium 2 處理器，螢幕解析度也僅有 VGA 等級，今天的四核心處理器其性能已經追近桌上型電腦的 Intel Core Duo 雙核處理器，螢幕解析度則達到 1080P Full HD 以上的等級。我們可以說過去 PC 個人電腦走了整整 10 年的硬體升級道路，智慧型手機僅花不到 5 年就已經走完。未來的智慧型手機處理晶片將如何發展？許多產業人士都表示難以想像。


▲在行動上網應用日漸普及之際，消費者對智慧型手持裝置運算能力的要求也水漲船高，各種智能化設備也大量出現並快速普及。

智慧型手機及平板電腦的快速發展也讓相關硬體廠商嗅到龐大商機，而在所有零組件之中、CPU（Central Processing Unit，中央處理器）對於電腦還是智慧手機都是關鍵所在，其運算頻率、架構特性和核心都決定其其性能的高低。過去 Qualcomm 在智慧型手機處理晶片的名聲不若 TI 德州儀器或 Intel 英特爾那麼響亮，但由於在 TDMA / CDMA / OFDM / MIMO 所有領域的基頻接收和抗干擾演算法方面顯著領先其他競爭對手，Qualcomm 與絕大多數手機品牌都有業務合作關係、這連帶增加了綑綁銷售智慧型手機完整解決方案的可能性。由於產品涵蓋入門、中階及高階市場並同時支援 Android 與 Windows Phone 作業系統，加上重要客戶如 HTC、SAMSUNG、LG 產品出貨快速成長，Qualcomm 在 2012 財年締造了創紀錄的成長、旗下 MSM 系列晶片出貨量達到了創記錄的 5.9 億片，其旗艦產品 Snapdragon 驍龍處理器憑藉高處理性能及出色的圖形處理能力成為 Android 和 Windows Phone 陣營中最受歡迎的智慧型手機處理晶片。


▲面對行動裝置的龐大商機，包括 Qualcomm、過去在 PC 個人電腦領域獨霸的 Intel 以及近年來崛起的亞洲廠商都加入競爭戰局。

進入 2013 年之後，八核心處理器進入了商業化階段，包括 SAMSUNG 以及台灣 IC 晶片大廠聯發科都推出了解決方案。雖然聯發科 MT6592 實現了八核同時工作，但採用的是八個 Cortex-A7 架構的晶片，實際性能仍與 Qualcomm 非同步四核心處理器 Snapdragon 800 有一段差距。這主要歸功於 Qualcomm 硬體架構工程師針對 ARM 所提供的標準化 Cortex 核心價格及 ARM 指令集進行深度再開發，其用心不下於 Apple 硬體工程師以手工設計電路佈局（手工設計電路佈局費時費力而且成本較高，但能夠優化處理器高頻率運作的性能、這是電腦輔助設計工設計電路佈局無法匹敵）。也是因為 Qualcomm 在自有架構上的持續努力，其產品在性能與功耗比、續航力等指標上領先競爭對手，根據 Qualcomm 曾經發表的官方文件數據，Krait 架構處理晶片的 DMIPS / MHz 性能參數為 3.3，對比相同運算頻率的 Cortex-A9 架構競爭對手快了約 30%，運行相同任務時 Krait 架構的功耗也較低（265mW）。2013 年各品牌旗艦產品多數不約而同選用 Snapdragon 800 處理器不是沒有理由。


▲Qualcomm 在兩、三年前開始決定面向消費者進行「驍龍（Snapdragon）」品牌的推廣與溝通，兩、三年後證明了行動裝置處理器已成為智慧型手機購買決策中重要的決策因素之一。

Qualcomm 更新產品線規格迎戰對手

面對戰局混沌、Intel 與聯發科等競爭對手積極搶攻的 2014 年手持裝置市場，Qualcomm 自然也準備了涵蓋了高階、中階與入門等級的新產品。在兩款 64 位元處理器尚未問世之前，以現有產品為基礎升級的 Snapdragon 805 APQ8084 SoC 未來將會是品牌新旗艦，這款四核心處理器採用台積電 28nm HPM 工藝製造並搭載 Adreno 420 圖形處理器，其運算頻率最高可達 2.5GHz、還支援 H.265 編碼以及 128 位元記憶體，可透過硬體解碼 4K@60fps 影片以及支援 4K@30fps 攝影應用，Adreno 400 系列圖形處理器將支援 DirectX 11.1 和 WebGL 2.0 規格，像素填充率超過前一代 Adreno 330 達到 10％ 以上並支援 3,000 萬像素鏡頭，搭載這款處理器的終端產品預計 2014 上半年問世。


▲Adreno 300 系列的圖形處理能力已經能夠與 PS3 遊樂器相提並論，Snapdragon 810 MSM8994 處理器採用更先進的 20nm 工藝製造並搭載 Adreno 430 圖形處理器，同時支援 LPDDR4 記憶體與 4K 影片拍攝。

而備受業界期待的，還是採用自有架構設計的 64 位元處理器 Snapdragon 810 MSM8994（很有可能要等到年底才會問世）。與目前的 32 位元處理器相比，64 位元處理器能夠進行更大範圍的整數運算，更可支援更大的記憶體，在處理多媒體與大量資料的時候，64 位元處理器擁有明顯優勢。MSM8994 處理器採用更先進的 20nm 工藝製造並搭載 Adreno 430 圖形處理器，同時支援 LPDDR4 記憶體與 4K影片拍攝，這顯然比另一款定位中階的 64 位元處理器 Snapdragon 410 更能夠代表 Qualcomm 的科技實力。而屬於 Snapdragon 400 MSM8x28 處理器已經正式亮相，該處理器採用四核心 Cortex-A7 架構並搭配 Adreno 305 圖形處理器，支持最大 1080p 解析度的顯示幕。入門等級的 Snapdragon 200 家族包括 MSM8x12 以及 MSM8x10 系列（前者為四核處理器，而後者則是雙核處理器）皆採用Adreno 302 圖形處理器。透過涵蓋每個市場級距消費者需求的策略，預料 Qualcomm 在 2014 年仍然是手持性裝置處理器的領導者。


▲Qualcomm 硬體架構工程師針對 ARM 所提供的標準化 Cortex 核心價格及 ARM 指令集進行深度再開發，其用心不下於 Apple 硬體工程師以手工設計電路佈局。

拓展其他領域未來發展潛力

除了一般消費者熟悉的手持性裝置應用之外，值得注意的 Qualcomm 瞄準未來智慧汽車與智慧家庭的另一款產品線！本次 CES 大展中，Qualcomm 推出了名為「Snapdragon 602A」的汽車平台資訊娛樂晶片組，希望把過去從效益角度設計手機晶片的經驗也移植到汽車上，除了著重汽車的功能、內容的分享，更增加藍牙分享的通道，並且強調導航與多媒體功能，同時還提供技術支援、可幫助廠商開發對應的應用。另外 Qualcomm 也宣布将推出一款專為下一代智慧電視、智慧機上盒和智慧數位媒體適配器而設計的 SoC 晶片 Snapdragon 802 處理器，這款產品是為了提供消費者最新的超高解析度（Ultra HD）智慧型電視應用而設計：包括超高解析度影片內容的硬體解碼、豐富的使用者介面和家用遊戲機品質的遊戲體驗。還能夠支持先進的多工併使用，例如在視訊會議同時執行線上遊戲、或是線上播放電影時流覽網頁。不過由於現階段市場需求並不明顯，高通在近期決定取消 Snapdragon 802 的上市，從發表到決定取消推出前後不到兩個月的時間。


▲包括 Qualcomm、NVIDIA 在內的行動處理器業者在 CES 2014 美國消費性電子展上透露正轉向汽車市場以及物聯網等佈局。

最近 5 年以來、汽車產業內超過 90% 的創新都與電子系統相關，再加上 GPS 導航功能、衛星收音機、各式影音娛樂功能以及行動上網的日漸普及，新一代汽車內的電子零件數目更以等比級數快速成長。而隨著 3G 無線網路的逐漸完整（4G LTE 網路亦開始佈建）與資費的不斷下調，許多利用 3G 網路技術的汽車相關應用也逐漸浮出檯面：車用 3G 網路音響、車用 3G 網路電視、雙向 GPS 導航系統等。「我用一輛車把一支智慧型手機包了起來」據說這是電動車大廠 Tesla 執行長 Elon Musk 私底下對酷愛汽車、而且擁有兩台 Tesla Model S 的 Imagination Technologies 公司（PowerVR 圖形處理器的設計廠商）高層 Amit Rohatgi 說過這樣的話。這位被稱為「真實事業的鋼鐵俠」所言不虛，因為 Tesla Model S 的中控台就是一個巨大的觸控螢幕！多數現代人已經習慣使用手上的智慧型手機和 iPad 平板電腦，許多人在使用手指滑動進行播放音樂與行動上網等多種操作功能的消費者希望其愛車也能跟上科技發展的腳步。越來越多車廠似乎聽到了你我的呼喚：CES 2014 消費性電子展吸引全球前 10 大汽車品牌共有 9 家出席就是最好的證明。


▲本次 CES 大展中，Qualcomm 推出了名為「Snapdragon 602A」的汽車平台資訊娛樂晶片組，希望把過去從效益角度設計手機晶片的經驗也移植到汽車上，並且強調導航與多媒體功能，同時還提供技術支援、可幫助廠商開發對應的應用。

Google 領導開放汽車聯盟寄望改變產業生態

事實上，30 年前半導體產業最大的應用就是汽車市場！在那個蘋果電腦才剛從創辦人 Steve Jobs 家中車庫誕生的年代，70% 的半導體元件都是為了汽車製造商所生產（主要應用為引擎點火 / 控制系統）。早在 1990 年代汽車電腦就在整車電裝系統扮演重要角色，過去嵌入式作業系統市場的龍頭老大無可爭議的屬於微軟，以 Windows CE 為代表的微軟嵌入式作業系統不但領先於競爭對手如 Android、iPhone OS 在幾年前就早早投入市場，很多使用者甚至不知道他們正在使用微軟的汽車電腦作業系統，市場上許多車型（包括 BMW 7 系列以及 Citroen、Daimler、Fiat、Volvo、Hyundai、Mitsubishi、Subaru、Toyota 車廠的諸多車款）搭載了專門替行車用途設計的 Windows Automotive 系統，BMW 赫赫有名的「iDrive 系統」就是穿著 BMW 外衣的微軟系統。


▲Tesla Model S 的中控台就是一個巨大的觸控螢幕！多數現代人已經習慣使用手上的智慧型手機和 iPad 平板電腦，許多人在使用手指滑動進行播放音樂與行動上網等多種操作功能的消費者希望其愛車也能跟上科技發展的腳步。

然而微軟的領先幅度近年來隨著其在手持裝置市佔率的劣勢而逐漸縮小：越來越多汽車廠商開始考慮以 Android 系統為代表的開放性平台。開放平台對整個汽車產業上下游業者的吸引力不外乎下列幾個：系統開放性、豐富（並且不斷成長）的第三方應用軟體數目、以及作業系統免授權金（若使用微軟的產品，每輛車需支付 15 美元左右的授權金，對於每年生產超過 300 萬台以上的國際汽車集團而言、這也是一筆不小的開支）。前述狀況在汽車版的 Android 系統：「開放汽車聯盟」（Open Automotive Alliance）的出現後有了改變！Google 和 Audi、GM、Honda、Hyundai 等幾大汽車製造商共同成立了該聯盟，目標是推動開源系統 Android 全面應用於汽車領域。產業人士認為未來可能有兩種發展方向：一種是 Android 系統為基礎進行設計的車型，另一種是對 Android 系統進行優化、使其更適應汽車作業系統。開放汽車聯盟（Open Automotive Alliance）與先前的產業聯盟「Open Handset Alliance」（手機開放平台聯盟）非常類似，而 Google 正式靠著後者成功將 Android 系統推上手持裝置市場的領導地位。


▲Google 和 Audi、GM、Honda、Hyundai 等幾大汽車製造商共同成立了「開放汽車聯盟」（Open Automotive Alliance），目標是推動開源系統 Android 全面應用於汽車領域。

把一輛車變成智慧型手機（或者是把智慧型手機變成四輪的交通工具）的概念，正以時速 90 英哩的速度往實現之路邁進。美國電信業者 AT&T 已經宣佈將在美國市場為新款 Audi A3 車型提供4G LTE連網服務。也就是看中這個發展趨勢，Qualcomm 整合了過去 Gobi 產品線 10 多年來為全球超過 1000 萬輛汽車提供行動上網服務的成功經驗，推出的 Snapdragon 602A 的汽車平台解決方案將其在頂級智慧手機和平板電腦方面的諸多先進技術與經驗引入汽車領域。

Apple 與 Qualcomm、NVIDIA​ 亦瞄準汽車相關商機

寫到這裡，許多讀者或許好奇：「我為何需要讓汽車上網？」，其實「能夠透過無線上網 OTA 更新車內的軟體」就是一項吸引力，Imagination Technologies 行銷策略副總裁 Rohatgi 曾分享過他的一個經驗：一次他在駕駛 Tesla 電動車時，汽車儀表板曾突然閃現「電池系統警報」的訊息；所幸他透過電話與 Tesla 客服部取得聯繫，他們透過 4G 無線上網功能更新車內軟體並解決了問題，全程 Rohatgi 仍在繼續行駛、根本不用把車輛開到維修中心。每一輛 Model S 車型內都搭載著炫目的 17 吋觸控螢幕（讓中控台看起來像是超大的 iPad 平板電腦），是該螢幕還有夜間模式以方便晚上不會產生炫光。過去許多車廠都要召回車輛更新韌體，這項工作未來完全可以透過車輛自己完成。


▲除了汽車與電視應用之外，Qualcomm 也著眼於穿戴式智慧型設備的商機、並推出概念式產品 Toq。

不只是 Google，另一個消費電子品牌的領導廠商 Apple 也早已涉足汽車相關應用。去年 Ironfire Capital 基金的聯合創始人 Eric Jackson 即透露未來 Apple 將推出允許使用者在汽車中控制導航和娛樂等功能的 iCar 系統，Apple 工程團隊相信手機是控制車輛的最好工具，車主可以躺在沙發上從智慧型手機得到自己愛車的相關數據：例如油量、胎壓等各種資訊；或者在寒冷的早上透過自己的iPhone將車輛發動並開啟暖氣和加熱座椅。如此一來在坐進車內時，迎接車主的不再是冰冷的駕駛座。此外在今年的 CES 大展上，另一家行動處理器製造商 NVIDIA 也演示了用於汽車應用的 Tegra K1 處理器，並表示該款產品將幫助自動駕駛車輛從研究領域進入到大眾市場。NVIDIA Tegra K1 處理器包含一顆四核心應用和一顆採用 NVIDIA Kepler 架構的 192 核圖形處理器。它利用攝像頭的高級駕駛員輔助系統（ADAS），同時通過安裝在儀錶板上的攝像頭來監控駕駛員的警覺情況。高級駕駛員輔助系統的功能包括行人檢測、盲點監控、車道偏離警告以及街道標誌識別等。NVIDIA 副總裁兼汽車事業部總經理 Taner Ozcelik 表示：為了處理自動駕駛車輛中感測器和攝像頭源源不斷的大量資料，NVIDIA 將極其節能的超級電腦技術轉移至汽車應用。Tegra K1 通過提供高達之前移動處理器十倍的計算能力同時不消耗額外的能耗，從而解決了前述難題。


▲NVIDIA 演示了用於汽車應用的 Tegra K1 處理器，並表示該款產品將幫助自動駕駛車輛從研究領域進入到大眾市場。

隨著 GM、BMW 與 Ford 在內的車廠都已與Apple共同研發汽車電子訊息控制系統，前述夢想成真的一天離我們已經不遠。Qualcomm 在兩、三年前開始決定面向消費者進行「驍龍（Snapdragon）」品牌的推廣與溝通時並不被看好，當時並沒人在討論行動裝置處理器的性能，不過兩、三年後證明了行動裝置處理器已成為智慧型手機購買決策中重要的決策因素之一，至於汽車與電視（機上盒）市場未來是否也會如此？值得我們持續觀察。

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