USB與PCIe總線優(yōu)異技術(shù)特性及創(chuàng)新設(shè)計(jì)
以PC平臺(tái)為最初應(yīng)用領(lǐng)域的USB與PCIe界面技術(shù),，挾其優(yōu)異的技術(shù)特性,，在市場(chǎng)接受度不斷攀升,。同時(shí)在技術(shù)規(guī)格不斷提升與相關(guān)業(yè)者的創(chuàng)意巧思的推動(dòng)下,，兩者的應(yīng)用已不再僅局限于PC領(lǐng)域,，更逐步朝向各種高頻寬傳輸需求的多元應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展,。
一直以來,，個(gè)人計(jì)算機(jī)的格規(guī)演進(jìn)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，有著密不可分的關(guān)系,。循著摩爾定律的發(fā)展軌跡,，個(gè)人計(jì)算機(jī)的中央處理器(CPU)能力約每18個(gè)月，便有突破性的進(jìn)展,，相對(duì)帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的多元與普及,，同時(shí)也建立起它在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要影響力。
為了擴(kuò)大應(yīng)用層面,，導(dǎo)入更多消費(fèi)者喜愛的功能,，過去的計(jì)算機(jī)是以PS/2連接埠、串行埠(Serial Port),、并行端口(Parallel Port)等接口,，來連接不同的接口設(shè)備,。然而，在通用序列總線(Universal Serial Bus, USB)接口出現(xiàn)后,，徹底改變了原本令人望而卻步的復(fù)雜使用環(huán)境,，而以隨插即用(Plug and Play)與熱插拔(Hot Plug)的人性化操作方式擄獲人心，并挾著低成本的優(yōu)勢(shì),，快速在PC市場(chǎng)中成長(zhǎng),，并進(jìn)一步擴(kuò)張至消費(fèi)性電子產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，成為最廣為采用的高速傳輸接口技術(shù),。
根據(jù)In-Stat與工研院IEK-ITIS計(jì)劃的數(shù)據(jù)顯示,，USB的產(chǎn)品出貨量將從2004年的7億套成長(zhǎng)至2009年的21億1千萬套，年復(fù)合成長(zhǎng)率為24.9%,，其中計(jì)算機(jī)相關(guān)的應(yīng)用比重約占整體應(yīng)用的五成,，而消費(fèi)性電子與通訊產(chǎn)品的應(yīng)用則分別有兩成以上的比重(圖1)。
另一個(gè)值得注意的高速傳輸接口PCI Express(以下簡(jiǎn)稱PCIe),，同樣是在個(gè)人計(jì)算機(jī)應(yīng)用功能不斷提升下誕生,，并掀起一場(chǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸架構(gòu)的新革命。
為了解決PCI與AGP繪圖卡接口頻寬不足的問題,，英特爾(Intel)與ATI,、超微(AMD)、IBM,、惠普(HP),、微軟(Microsoft)、及德州儀器(TI)等公司,，于2002年推出新一代總線技術(shù)PCIe,，并從2004年中開始推出相關(guān)產(chǎn)品，希望逐步取代現(xiàn)有的AGP,、PCI,，甚至PCI-X等架構(gòu)。
相較于PCI與AGP接口,，PCIe在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)體層是由一組單工通道(Lane)組成發(fā)送端(Tx)與接收端(Rx),，每組PCIe都有自己專用的信道與南橋芯片進(jìn)行傳輸(圖2)，而不再是共享總線的架構(gòu),，可避免數(shù)據(jù)傳輸干擾及異步等問題,，加快整體傳輸速度，達(dá)到每個(gè)信道2.5Gbps的傳輸速率,。
而除了傳輸頻寬大幅提升外(表1),，PCIe同時(shí)還具備體積較小、成本較低，及可支持熱插拔等特性,。此外,，PCIe也同時(shí)規(guī)畫了行動(dòng)裝置使用的PCI Express Mini Card與PCI Express Card等規(guī)格，分別用來取代目前的Mini PCI接口與CarBus PCMCIA接口,。
PCIe的出現(xiàn)不僅是主機(jī)板層級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸速度的提升,，更間接帶動(dòng)計(jì)算機(jī)周邊裝置的同步升級(jí)。隨著英特爾新推出的945,、955,、975等芯片組均全面支持PCIe規(guī)格，以及繪圖芯片雙雄ATI和nVIDIA的新款繪圖芯片也全面升級(jí)PCIe,，桌上型計(jì)算機(jī)的PCIe傳輸接口架構(gòu)革命已然成型,，并將于英特爾的Napa平臺(tái)與微軟的Vista操作系統(tǒng)相繼成熟后，延燒至筆記型計(jì)算機(jī)市場(chǎng),。
USB尋找下一個(gè)殺手應(yīng)用
從1998年USB1.0的標(biāo)準(zhǔn)問世后,，USB便開始改寫計(jì)算機(jī)周邊連接接口的歷史,，并從原本傳輸速度為1.5Mbps的USB1.0,，一路升級(jí)至12Mbps的USB1.1，甚至到現(xiàn)在480Mbps的USB2.0規(guī)格,，可滿足愈來愈大的影像傳輸需求,。
就應(yīng)用領(lǐng)域而言，個(gè)人計(jì)算機(jī)仍是USB接口最大宗的市場(chǎng),，現(xiàn)在幾乎所有新推出的計(jì)算機(jī)皆已配備USB2.0的連接接口,。至于消費(fèi)性電子，則在可攜式產(chǎn)品對(duì)于數(shù)據(jù)分享需求日益提升的驅(qū)動(dòng)下,，USB接口也已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)業(yè)者的最佳選擇,。
手機(jī)市場(chǎng)成USB應(yīng)用新目標(biāo)
由于產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，USB每年的市場(chǎng)需求量也相當(dāng)驚人,。根據(jù)柏士半導(dǎo)體(Cypress Semiconductor)內(nèi)部預(yù)估,，2006年該公司USB相關(guān)產(chǎn)品可銷售的市場(chǎng)規(guī)模(Sale Available Market)就高達(dá)3億美元(圖3)，如此誘人的大餅,，自然也吸引了不少業(yè)者先后投入U(xiǎn)SB接口芯片的供應(yīng)市場(chǎng),。
然而，由于USB接口控制芯片為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,，且進(jìn)入門坎不高,，在各路人馬競(jìng)相爭(zhēng)逐之下，免不了落入價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的窘境,。Cypress臺(tái)灣分公司大中華區(qū)事業(yè)發(fā)展經(jīng)理林容茹(圖4)即表示,，USB界面的發(fā)展至今已臻成熟，應(yīng)用領(lǐng)域遍及計(jì)算機(jī)周邊、大容量?jī)?chǔ)存媒體(Mass Storage),、可攜式多媒體裝置及消費(fèi)電子產(chǎn)品,，尤其在儲(chǔ)存方面的應(yīng)用更是到了削價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的局面。然而,，她也指出,，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)業(yè)者也已注意到不能淪為價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，而開始朝向增加產(chǎn)品新功能與新特色的方向發(fā)展,，因此諸如指紋辨識(shí)等安全功能,，已逐漸在市場(chǎng)中發(fā)酵。
創(chuàng)惟科技技術(shù)長(zhǎng)林志榮(圖5)也認(rèn)為,，USB接口控制芯片的進(jìn)入門坎不高,，因此新的競(jìng)爭(zhēng)者出現(xiàn)的速度相當(dāng)快，尤其在卡片閱讀機(jī)控制芯片與隨身碟控制芯片的應(yīng)用市場(chǎng),，大陸方面的業(yè)者在成本及反應(yīng)速度上也極具競(jìng)爭(zhēng)力,。因此，如何善用公司自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與資源,，取得有利的市場(chǎng)位置,，將是相關(guān)業(yè)者在產(chǎn)品規(guī)畫時(shí)亟需考慮的重點(diǎn)。
而在USB眾多應(yīng)用中,，手機(jī)市場(chǎng)無異是個(gè)人計(jì)算機(jī)相關(guān)應(yīng)用外,，另一片迷人的揮灑空間。然而,，如何在手機(jī)中找到USB應(yīng)用的最佳創(chuàng)意,，并且讓消費(fèi)者接受，將是手機(jī)業(yè)者與芯片供貨商面臨的最大挑戰(zhàn),。
林容茹指出,，隨著手機(jī)多媒體功能的不斷強(qiáng)化，手機(jī)與其它設(shè)備間分享,、傳遞數(shù)據(jù)的需求也愈加明顯,，因此Cypress特別開發(fā)出一系列在功耗、尺寸與效能方面,，均符合行動(dòng)裝置系統(tǒng)需求的MoBL-USB高速USB產(chǎn)品線,，以拓展智能型手機(jī)與多媒體手機(jī)市場(chǎng)。
相較于其它在手機(jī)基頻芯片中整合USB功能的設(shè)計(jì),，MoBL-USB采獨(dú)立設(shè)計(jì)(圖6),。她強(qiáng)調(diào)，整合型的設(shè)計(jì)容易受I/O數(shù)目或內(nèi)存容量影響,，使得USB功能受限,。而MoBL-USB系列采用超細(xì)微間距球門陣列(Very Fine Pitch Ball Grid Array, VFBGA)封裝,，體積極小(以TX2為例，僅5×5mm,，球型接腳間距為0.5mm),，并強(qiáng)化了電源管理功能，讓手機(jī)業(yè)者可藉由USB來發(fā)展更多的延伸功能,。
林容茹表示,，手機(jī)制造商對(duì)于增加USB界面的應(yīng)用興趣甚高，目前Cypress也正與一線大廠進(jìn)行導(dǎo)入設(shè)計(jì)(Design-in)的階段,，預(yù)計(jì)在今年第二或第三季,，將有產(chǎn)品推出。
同樣在手機(jī)市場(chǎng)有所著墨的旺玖科技,，主要鎖定手機(jī)與其它裝置的傳輸線應(yīng)用,。旺玖科技產(chǎn)品計(jì)劃管理部協(xié)理馬繼芳(圖7)表示，該公司所推出的USB to IDE橋接控制芯片,，已獲得全球手機(jī)傳輸線市場(chǎng)的廣范采用,。其主要功能是將手機(jī)原本序列式訊號(hào)，轉(zhuǎn)換為USB的訊號(hào),，以方便與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連接,。
目前旺玖所提供的橋接芯片主要仍是以手機(jī)外部的相關(guān)應(yīng)用為主，而未來亦不排除朝手機(jī)內(nèi)部應(yīng)用發(fā)展,。馬繼芳指出,，該公司與多家手機(jī)業(yè)者均有合作，其中已有客戶提出,，希望將USB功能整合到手機(jī)內(nèi)部的需求，而旺玖也正積極尋求創(chuàng)新突破,，希望能新增更多適合的附加功能,，以展現(xiàn)更好的應(yīng)用效能。
相較于其它業(yè)者,，創(chuàng)惟對(duì)于手機(jī)市場(chǎng)則采取較保守的看法,，林志榮認(rèn)為USB功能多半已被整合至基頻芯片中，對(duì)USB芯片業(yè)者而言發(fā)揮空間不大,，反到是其周邊配件所帶來的USB商機(jī)是不錯(cuò)的發(fā)展機(jī)會(huì),。他強(qiáng)調(diào)，USB的應(yīng)用市場(chǎng)由以往的計(jì)算機(jī)市場(chǎng)延伸到消費(fèi)性電子是必然的趨勢(shì),，而創(chuàng)惟將鎖定中大型產(chǎn)品市場(chǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域,，繼續(xù)發(fā)揮自身的技術(shù)及產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，并積極朝向如PCIe,、SATA等新的高速接口技術(shù)發(fā)展,。
USB OTG朝影音市場(chǎng)邁進(jìn)
除了USB2.0產(chǎn)品持續(xù)在新的應(yīng)用市場(chǎng)上發(fā)酵外，各家業(yè)者也都開始搶攻USB OTG(USB On-The-Go)市場(chǎng)。
USB OTG是USB設(shè)計(jì)論壇(USB-IF)對(duì)USB2.0規(guī)范的延伸補(bǔ)充,，其中最大的轉(zhuǎn)變是一改USB2.0所使用的星狀拓樸架構(gòu),，在相同的USB埠上，加入雙重角色功能(Dual-role Device, DRD),，實(shí)現(xiàn)不須透過PC的控制操作,，即可完成兩個(gè)USB OTG裝置間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Peer to Peer)數(shù)據(jù)互傳。
除了打破必須透過個(gè)人計(jì)算機(jī)達(dá)成數(shù)據(jù)交換應(yīng)用的束縛外,，為了更符合行動(dòng)裝置的應(yīng)用需求,，USB OTG特別提出小型之連接頭的規(guī)格(如Mini A、Mini B與Mini AB),，同時(shí)調(diào)降電流與電壓,，以降低USB OTG扮演主控(Host)角色時(shí)的耗電量。
事實(shí)上,，USB OTG標(biāo)準(zhǔn)早在2000年即被提出,，然而一直到2005年相關(guān)產(chǎn)品才逐漸推出，主要原因在于OTG產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困難度,。馬繼芳表示,，兩個(gè)USB OTG裝置相互溝通時(shí)，除了一開始的相互辨識(shí)過程外,，后續(xù)要啟動(dòng)主控端所需執(zhí)行的功能時(shí),，相關(guān)的規(guī)范與程序相當(dāng)復(fù)雜。林容茹也指出,，雖然OTG應(yīng)用市場(chǎng)一直存在,，但產(chǎn)品的設(shè)計(jì)門坎很高，并且要克服許多兼容性的問題,，因此較難驅(qū)動(dòng)市場(chǎng),。林志榮認(rèn)為，產(chǎn)品價(jià)格過高,，也是影響市場(chǎng)接受度的重要原因,。
目前OTG最主要的應(yīng)用市場(chǎng)，仍以大容量?jī)?chǔ)存的應(yīng)用為主,，如外接式硬盤,、機(jī)上盒(STB)等，今年則開始朝向影音應(yīng)用功能的市場(chǎng)發(fā)展,，以旺玖為例,，該公司已將OTG技術(shù)，應(yīng)用于照片瀏覽器(Photo Viewer)中,，此外其它應(yīng)用領(lǐng)域還包括多功能事務(wù)機(jī),、打印機(jī)等市場(chǎng),。馬繼芳指出，由于記憶卡容量日益提升,、價(jià)格也逐步下滑,，因此若純粹只以數(shù)據(jù)交換、儲(chǔ)存等功能來做為OTG吸引消費(fèi)者的優(yōu)勢(shì),，恐怕稍嫌薄弱,，因此以多媒體功能的角色出現(xiàn)，或許會(huì)是不錯(cuò)的應(yīng)用,。
創(chuàng)惟方面亦相當(dāng)看好OTG技術(shù)在多媒體影音方面的應(yīng)用潛力,。林志榮表示，盡管目前以出貨量來看,，外接式硬盤仍是較大宗的應(yīng)用,，然而將OTG與多媒體影音播放裝置相結(jié)合的應(yīng)用，將是極具潛力的應(yīng)用市場(chǎng),。
他認(rèn)為,，2005年OTG產(chǎn)品剛面市時(shí)，由于芯片功能的整合度不高,，所以產(chǎn)品價(jià)格居高不下,，影響消費(fèi)者購(gòu)買意愿。因此該公司推出一款同時(shí)整合記憶卡接口與硬盤接口的高整合度USB2.0 OTG儲(chǔ)存控制芯片GL824,，除可應(yīng)用于可攜式電子產(chǎn)品市場(chǎng),，并能為TV、STB,、DVD錄放機(jī)等產(chǎn)品提供USB 2.0連接端口與多合一卡片閱讀機(jī)接口,，強(qiáng)化多媒體檔案播放或傳輸應(yīng)用，同時(shí)也降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)的門坎與開發(fā)時(shí)間,，進(jìn)而達(dá)到最佳的成本結(jié)構(gòu),，有助于OTG市場(chǎng)的普及。
成本將是WirelessUSB普及關(guān)鍵
最后,，USB的無線化發(fā)展，亦是備受各界矚目的話題,。廣義來看,，任何藉由USB接口結(jié)合無線傳輸技術(shù)，來完成訊號(hào)/數(shù)據(jù)傳輸目的的設(shè)計(jì),，均可視為無線USB,。若更精確的定義，則是指USB-IF所規(guī)范的WirelessUSB 1.0標(biāo)準(zhǔn),。
廣義方面的產(chǎn)品,，如旺玖以USB結(jié)合802.11g的WiFi技術(shù),，開發(fā)出應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)(IP Cam)與數(shù)字家庭概念產(chǎn)品的影音數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。以及Cypress利用其專屬的2.4GHz無線技術(shù),，開發(fā)出應(yīng)用于人機(jī)接口裝置(Human Interface Device),、低傳輸率的WirelessUSB，用以取代原本使用27MHz頻段的無線技術(shù),，解決嚴(yán)重的干擾問題,。
至于根據(jù)USB-IF所制定的WirelessUSB 1.0標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)出的產(chǎn)品，目前則為數(shù)不多,，且價(jià)格偏高,。對(duì)于未來整體市場(chǎng)是否能夠成形，業(yè)者的看法不一,。林志榮認(rèn)為,，WirelessUSB的發(fā)展，主要仍面臨成本太高及應(yīng)用效益不明的問題,。
他指出,，盡管USB-IF的標(biāo)準(zhǔn)，已確定采用WiMedia的UWB底層來發(fā)展,，然而目前相關(guān)解決方案均仍在起步階段,，尤其無線技術(shù)對(duì)安全性的要求嚴(yán)格，通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)復(fù)雜,，相對(duì)使得芯片制造的成本提高,，明年目標(biāo)雖希望能降至10美元左右，但相較其它無線技術(shù),，價(jià)格仍舊偏高,。此外，就應(yīng)用面而言,，目前所看到的預(yù)期應(yīng)用市場(chǎng),，并沒有特別突顯出WirelessUSB在使用上的效益。因此,，若成本結(jié)構(gòu)能降到市場(chǎng)所能接受的價(jià)位,，且在安全與數(shù)字內(nèi)容保護(hù)機(jī)制上更加成熟，或許能刺激市場(chǎng)的應(yīng)用,。
若從終端需求的特性分析,，馬繼芳指出，一般而言,，消費(fèi)者在使用行動(dòng)裝置時(shí)會(huì)希望具備無線功能,，若是固定式應(yīng)用，才有取舍的問題,；然而,，目前大部分USB的應(yīng)用也已朝向可攜式產(chǎn)品發(fā)展,，因此WirelessUSB將會(huì)是不錯(cuò)的技術(shù)。至于Cypress的看法,，林容茹表示,，該公司仍在觀察中。目前則仍將以低數(shù)據(jù)傳輸率的專屬型WirelessUSB市場(chǎng),，為發(fā)展主力,。
PCIe席卷高頻寬需求市場(chǎng)
挾著優(yōu)異的技術(shù)特性誕生，PCIe被賦予的使命,，便在取代AGP,、PCI與PCI-X等接口技術(shù)。歷經(jīng)三年多的醞釀,，PCIe已逐漸躍升臺(tái)面,，成為個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，高速序列傳輸技術(shù)的主流,。
Rambus產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Kimkinyona Fox(圖8)表示,，盡管在少數(shù)原本預(yù)期的應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展較慢，但PCIe在桌上型計(jì)算機(jī),、服務(wù)器,，以及接下來的筆記型計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的取代效應(yīng)，將持續(xù)且穩(wěn)定地進(jìn)行,。
Pericom臺(tái)灣地區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人李逸民(圖9)則指出,，拜游戲市場(chǎng)之賜，使得PCIe在顯示卡的應(yīng)用快速成形,，新款繪圖芯片均已改采PCIe設(shè)計(jì),。此外英特爾新推出的芯片組，以及筆記型計(jì)算機(jī)的Napa平臺(tái),，也都已經(jīng)轉(zhuǎn)換至PCIe的架構(gòu),。足見得PCIe已在計(jì)算機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)中成功取得一席之地。
就使用者的觀點(diǎn)來看,，顯示卡的處理效能提升,，是PCIe效益最明顯的印證，也因此成為PCIe最先成熟的應(yīng)用領(lǐng)域,，不過卻也因而讓多數(shù)人錯(cuò)覺,，PCIe是否僅局限于顯示卡的應(yīng)用？對(duì)此,，德州儀器連結(jié)方案高級(jí)應(yīng)用工程師潘曉磊(圖10)認(rèn)為并不盡然。他指出,，對(duì)PC產(chǎn)業(yè)來說,，高速顯示卡市場(chǎng)雖已成熟,，但接下來網(wǎng)絡(luò)卡(有線/無線)、ExpressCard等接口設(shè)備市場(chǎng)也將開始啟動(dòng),。短時(shí)間內(nèi),，PCI與PCIe的世代交替將持續(xù)發(fā)展；而通訊產(chǎn)業(yè),，基本上是跟著個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐,；至于消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)，則將在未來的一兩年內(nèi),，可以看到PCIe的應(yīng)用,。
PCIe讓PC/NB設(shè)計(jì)更靈活
PCIe除了對(duì)外部計(jì)算機(jī)周邊連結(jié)市場(chǎng)帶來影響外，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身架構(gòu)也提供了更靈活的設(shè)計(jì)思維,。李逸民表示,，由于PCIe具有可切分通道數(shù)的特性，因此留給設(shè)計(jì)者頻寬運(yùn)用的彈性,，設(shè)計(jì)者只要藉由訊號(hào)切換芯片(Signal Switch)的協(xié)助,，就可以靈活調(diào)整信道數(shù)的組合。如當(dāng)南橋芯片組可支持到16通道時(shí),，設(shè)計(jì)可采用兩個(gè)x8,，或一個(gè)x8、兩個(gè)x4的架構(gòu),。這種特性尤其對(duì)組裝計(jì)算機(jī)(Clone)市場(chǎng)的板卡業(yè)者而言,，更是一項(xiàng)福音。
另外,，PCIe的高速頻寬實(shí)現(xiàn)了分離式計(jì)算機(jī)(Discrete Computer)的概念,。他解釋，所謂分離式計(jì)算機(jī),，是類似現(xiàn)在筆記型計(jì)算機(jī)與擴(kuò)充座(Docking)的關(guān)系,。透過一顆封包切換芯片(Packet Switch)擴(kuò)充座將可擁有集線器角色的功能，提供包括外接式硬盤,、網(wǎng)絡(luò)端口,，或甚至影音傳輸/接收等各種選配功能(Optional Function)的連接。而擴(kuò)充座本身則藉由ExpressCard來與主機(jī)相連,，讓主機(jī)的設(shè)計(jì)可以更佳精簡(jiǎn),。
PCIe朝Datacom與Telecom邁進(jìn)
在商用與家用計(jì)算機(jī)市場(chǎng)取得不錯(cuò)發(fā)展成果后，PCIe規(guī)格也逐步朝工業(yè)用計(jì)算機(jī)(IPC)市場(chǎng)進(jìn)前,。目前IPC主流的CompactPCI架構(gòu)已愈來愈不敷市場(chǎng)使用需求,，因此全球PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造組織(PICMG)便提出了先進(jìn)通訊計(jì)算機(jī)架構(gòu)(Advanced Telecommunication Architecture, ATCT)，為數(shù)據(jù)通訊(Datacom)與電信通訊(Telecom)的應(yīng)用,，解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),、電源,、散熱、互連與系統(tǒng)管理等問題,，并藉由四個(gè)輔助規(guī)范(Subsidiary Specification)來定義板與板間互連的傳輸標(biāo)準(zhǔn),。
凌華科技(ADLINK)技術(shù)營(yíng)銷經(jīng)理高福遙(圖11)指出，目前已通過的四種輔助規(guī)范包括3.1版的以太網(wǎng)絡(luò)和光纖傳輸,、3.2版的InfiniBand傳輸,、3.3版的星形傳輸(StarFabric Transport)，以及3.4版的PCIe和先進(jìn)交換式互連(Advanced Switch Interconnect, ASI)傳輸,。其中,，就市場(chǎng)使用情形來看，以3.1版的以太網(wǎng)絡(luò)和光纖傳輸為主流,，而及3.4版的PCIe和ASI傳輸則后勢(shì)可期,。
至于為何3.4版是采PCIe與ASI兩者并行的方式，主要是應(yīng)用延伸的考慮,。高福遙表示,，PCIe僅是芯片間傳輸速度的提升，運(yùn)用上較為狹隘,，因此PICMG便在PCIe實(shí)體層上,，再加入ASI的通訊協(xié)議，將應(yīng)用擴(kuò)大到系統(tǒng)與系統(tǒng)間的通溝,。他指出,，兩者搭配的結(jié)果，將可讓頻寬達(dá)到10GHz,，對(duì)于未來IP多媒體次系統(tǒng)(Internet Protocol Multimedia Subsystem, IMS)的應(yīng)用帶來寬廣的發(fā)揮空間,。
盡管工業(yè)計(jì)算機(jī)的相關(guān)規(guī)格均已轉(zhuǎn)換成PCIe的等級(jí)，然而由于工業(yè)計(jì)算機(jī)一般使用年限均可長(zhǎng)達(dá)7年,，而且客戶在考慮換機(jī)時(shí),，通常需要一年左右的測(cè)試期，因此目前PCIe在工業(yè)計(jì)算機(jī)的滲透率仍不高,。高福遙也表示,，尤其在Telecom市場(chǎng)方面，目前約70～80%的比例仍采用專屬型的解決方案,，因此PCIe要進(jìn)入Telecom市場(chǎng)挑戰(zhàn)仍相當(dāng)大,。不過，他認(rèn)為,，由于ATCA在成本及效能上均較專屬型方案具有優(yōu)勢(shì),，再加上主要大廠強(qiáng)力推廣下，PCIe未來的應(yīng)用潛力仍舊相當(dāng)看好。
PCIe瞄準(zhǔn)消費(fèi)性電子市場(chǎng)
另一方面,，幾乎所有技術(shù)都想覲覦的消費(fèi)性電子市場(chǎng)大餅,，也在相關(guān)業(yè)者的創(chuàng)意巧思下逐漸萌芽。Fox指出,，PCIe高頻寬特性，非常適合運(yùn)用于繪圖,、數(shù)字影像,、以太網(wǎng)絡(luò)與儲(chǔ)存的市場(chǎng)，而多重串流影像與高畫質(zhì)電視(HDTV),，將是下一個(gè)備受矚目的應(yīng)用模式,。
潘曉磊也表示，PCIe技術(shù)在消費(fèi)性電子產(chǎn)品的發(fā)展主要在于高分辨率,，且需要大量影音訊號(hào)傳輸?shù)膽?yīng)用,。目前已有業(yè)者采用FPGA平臺(tái)加上該公司PCIe的實(shí)體層，應(yīng)用于接收高分辨率電視訊號(hào)的產(chǎn)品中,。
他指出,，消費(fèi)性電子產(chǎn)品如同計(jì)算機(jī)與通訊產(chǎn)業(yè)，內(nèi)部的總線和外部的擴(kuò)充均需要一個(gè)高速,、穩(wěn)定且標(biāo)準(zhǔn)的接口,，目前看來以PCIe最被看好。若從3C(指計(jì)算機(jī),、通訊與消費(fèi)性電子)融合的觀點(diǎn)來看,，如果說計(jì)算機(jī)和通訊均已采用PCIe作為標(biāo)準(zhǔn)接口，那么消費(fèi)性電子也將傾向采用同一種接口,。
不過,，潘曉磊也強(qiáng)調(diào)，由于消費(fèi)性電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)眾多,，變動(dòng)因素也大,，因此PCIe如何與這些標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，將是其應(yīng)用在消費(fèi)性電子產(chǎn)品的最大挑戰(zhàn),。
群雄競(jìng)逐PCIe商機(jī)
從個(gè)人計(jì)算機(jī),、工業(yè)計(jì)算機(jī)，到消費(fèi)性電子,，PCIe的市場(chǎng)商機(jī)儼然愈滾愈大,，而不論IP供貨商、芯片業(yè)者,，甚至板卡業(yè)者,，也都開始全面動(dòng)員。以接口技術(shù)硅智財(cái)(IP)供應(yīng)的Rambus，即積極推廣其PCIe實(shí)體層IP,。Fox表示,，對(duì)芯片設(shè)計(jì)或系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，PCIe最大的挑戰(zhàn)包括了實(shí)體層的設(shè)計(jì),、訊號(hào)完整性(Signal Integrity),、芯片及電路板層級(jí)的高速訊號(hào)設(shè)計(jì)，以及兼容性測(cè)試等,，若藉由已經(jīng)驗(yàn)證的實(shí)體層IP,，則可加速業(yè)者的設(shè)計(jì)時(shí)程，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),。她指出,，該公司目前已有全球50多個(gè)PCIe的授權(quán)成果，客戶領(lǐng)域遍及繪圖芯片,、通訊,、芯片組及儲(chǔ)存等相關(guān)業(yè)者。
以切換芯片與橋接芯片為主要供應(yīng)方案的Pericom,，即是采用Rambus的IP來看開發(fā)PCIe相關(guān)的解決方案,。李逸民表示，Pericom原本就長(zhǎng)期專注于切換及橋接芯片市場(chǎng),，在取得Rambus IP的授權(quán)后,，即在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出一系列完整的PCIe解決方案，包括訊號(hào)切換,、橋接芯片,、訊號(hào)重驅(qū)動(dòng)與頻率重驅(qū)動(dòng)，以及封包切換芯片等,。目前前兩者均已全面供應(yīng),，而后兩款則已與客戶進(jìn)行功能驗(yàn)證中，預(yù)計(jì)今年下半年將推出,。
TI在PCIe市場(chǎng)則專注于接口設(shè)備所需的解決方案,。潘曉磊表示，在短時(shí)間內(nèi),，兼容于PCIe與傳統(tǒng)接口的橋接解決方案,，較適合市場(chǎng)轉(zhuǎn)型的需要，因此該公司在PCIe市場(chǎng)成形之初,，即運(yùn)用自行開發(fā)的實(shí)體層,，來開發(fā)PCIe橋接芯片產(chǎn)品，并與終端客戶保持密切的溝通,，以確保技術(shù)處于領(lǐng)先的狀態(tài),。
在USB接口擁有不錯(cuò)研發(fā)成果的創(chuàng)惟科技,，近來也致力朝向高速傳輸技術(shù)的研發(fā)，并已成功開出PCIe實(shí)體層與橋接芯片產(chǎn)品,，展現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力,。林志榮表示，該公司實(shí)體層芯片主要應(yīng)用于FPGA原型系統(tǒng)與工業(yè)用及少量多樣的嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng),；至于橋芯片則主要鎖定工業(yè)計(jì)算機(jī),、網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控等應(yīng)用領(lǐng)域。
由三顧公司代理的PLX則以其原本在PCI世代所打下的客戶基礎(chǔ),，搶進(jìn)PCIe切換/橋接芯片市場(chǎng),。三顧公司區(qū)域總經(jīng)理汪啟華(圖13)指出，PLX可提供PCIe to PCI和PCI-X to PCI的橋接芯片,，兩款皆同時(shí)具備向前兼容模式(Forward Mode)與向后兼容模式(Backward Mode)，主要鎖定外接卡(Add-on Card)產(chǎn)品市場(chǎng),，讓客戶原本的PCI接口同樣也可在PCIe的系統(tǒng)平臺(tái)上使用,，如數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的影像擷取卡、服務(wù)器等應(yīng)用,。
而主攻工業(yè)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的凌華科技,，則已全面推出PCIe規(guī)格的新板卡，甚至舊有CompactPCI規(guī)格,，也都推出升級(jí)至PCIe的版本,。至于最新的ATCA 3.4版標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，高福遙指出,，由于該標(biāo)準(zhǔn)前不久才剛底定,，目前凌華已與Stargen合作，采用該公司的PCIe to ASI橋接芯片進(jìn)行原型產(chǎn)品的開發(fā),，預(yù)計(jì)今年第三季將可正式推出產(chǎn)品,。
PCIe普及指日可待
整體而言，PCIe取代PCI是必然的趨勢(shì),，只是時(shí)間長(zhǎng)短的問題,。以目前的發(fā)展看來，計(jì)算機(jī)業(yè)界基本上已做好全面轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備,，通訊產(chǎn)業(yè)也已開始動(dòng)作,，而消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)雖然未具雛型，但已有業(yè)者開始注意此一趨勢(shì),。未來PCIe 2.0版本若拍板定案,，其單一通道即可支持5GHz的高頻寬特性，將為芯片組與繪圖卡帶來更高的效能,，并在多媒體影音應(yīng)用市場(chǎng)取得更好的發(fā)展利基,。至于后續(xù)PCIe整體的進(jìn)展速度,，則有賴市場(chǎng)接受程度而定。
李逸民認(rèn)為,，PCIe規(guī)格能否為市場(chǎng)接受,，主要仍在相關(guān)芯片組、主機(jī)板與系統(tǒng)制造商的操作策略,。因?yàn)橄M(fèi)者對(duì)價(jià)格的感受較效能來得敏銳,，因此主要的制造業(yè)者若能降低價(jià)格，或許是引爆市場(chǎng)需求的一項(xiàng)關(guān)鍵,。至于何時(shí)才算真正普及,，潘曉磊認(rèn)為，當(dāng)中央處理單元,、處理器,、數(shù)字訊號(hào)處理器，以及芯片組等主控制芯片,，均開始只提供PCIe的連接接口時(shí),，就代表PCIe的市場(chǎng)已完全成熟。
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