Smart-TV-掀风潮各主要晶片厂商积极布局.doc

Smart TV掀風潮各主要晶片廠商積極布局網路視訊服務已由PC進一步走向TV應用，在TV領域的連網方式，有搭載專屬視訊接受盒、搭配具連網能力周邊設備如藍光播放機或電玩主機，以及直接使TV配備連網功能3種實現方式。依廠商產品策略不同，各有相應產品上市，目前仍未有一方式明顯居主流地位。其中，未來頗被看好的是連網電視朝向智慧電視的發展走向，電視產品歷經類比電視(Analog TV)轉換數位電視(DTV)、數位電視配備上網能力等演進階段後，隨著賦予電視機更多功能的作業系統與應用程式服務平台日漸成形，今後TV將由單純的可連網，進一步朝智慧化方向發展。2010年9月Google TV發表後開始廣為流傳的智慧電視(Smart TV)一詞，雖無明確定義，但與一般的連網電視(connected TV)相較，大致上仍有具備多元化開放式作業系統、與使用者具互動能力、軟硬體可自由升級以實現新功能或增值服務等特色。上述功能差異將造成硬體的規格與要求不同，也象徵著IC設計業者的挑戰與新市場商機。總體而言，在數位電視邁向智慧化的趨勢下，數位電視的單晶片將進一步高度整合，而在連網需求更為廣泛下，Wi-Fi晶片的重要性將更為提升。因應智慧電視風潮，各主要彩電廠商及晶片業者的合作，亦將密切地推行。智慧電視的IC需求分析已逐漸普及的DTV用IC方案，包括從前端接收地面廣播的調諧器(Tuner)，視訊處理相關的解交錯掃描器(De-interlacer)、影像解調器(De-modulator)、類比數位轉換器(ADC)、鎖相迴路(Phase Lock Loop；PLL)、縮放控制器(Scaler)，以及記憶體、電源管理等IC。為追求成本效益，現存DTV用IC方案多將上述視訊處理相關IC整合成1顆系統單晶片(SoC)，屬於類比IC的調諧器和電源管理IC則獨立外接，記憶體除快取(cache)和少數內嵌式DRAM整合進SoC，也多採取外接形式以利配合不同TV規格要求。綜觀主要品牌廠中低階TV機種IC內容，1顆DTV SoC已可實現視訊處理，高階TV機種則依各公司產品策略具不同行銷訴求，再額外搭載所需IC補強功效，例如標榜出色畫質TV可外接繪圖處理核心(GPU)、畫面補償(MEMC) IC，或獨立的視訊處理IC，強調音響表現TV機種則可額外搭載音頻處理IC，為處理3D視訊內容或3D使用介面則可外接畫面頻率轉換器(Frame Rate Converter；FRC)與影像處理引擎等等。將連網功能加入DTV，除可採用內嵌乙太網路接收器的DTV SoC外，外接Wi-Fi IC亦為可行做法，隨Wi-Fi IC價格持續下滑，以及未來數位家庭概念中各周邊裝置內容共用需求，預估DTV搭載Wi-Fi IC將逐漸普及。此外，在連網功能朝更加開放的發展趨勢下，更容易觸及網路上內容的版權議題，因此，數位內容權限管理(Digital Rights Management；DRM)的處理模塊亦逐漸被整合入DTV SoC中。最後，具連網能力DTV欲進一步演進為Smart TV，作業系統、應用程式、更多網路視訊內容等均增加DTV SoC運算負擔，產生外接CPU專司處理上述原先屬於PC範疇的功能操作。從實驗性質濃厚的Google TV硬體配置觀察，採DTV SoC再加上1顆英特爾(Intel)處理器的方案，當中DTV SoC負責處理傳統廣播電視的影音處理與簡單的功能選單操作，英特爾處理器則負責網路瀏覽、應用程式與Smart TV作業環境的相關運算。然而觀察其餘TV品牌Smart TV機種，不論採Android作業平台、Yahoo作業平台或自有平台，多將DTV SoC和作業系統運算CPU進一步整合，英特爾將於2012年推出的下一代Smart TV CPU預料也會提升DTV SoC和CPU整合度。可連網DTV IC需求更加高度整合的SoC資料來源：DIGITIMES，2011/5DTV SoC功能需求提升由上觀之，高整合度將成Smart TV IC解決方案明顯的技術發展方向，但DTV SoC進一步整合負責開放作業系統運算的CPU，事實上就等同提升DTV SoC本身運算能力，方足以應付TV智慧化後日趨複雜的處理需求。因此，除關注DTV SoC整合趨勢外，TV朝向智慧化發展對DTV SoC規格演進的影響，亦是值得關注的議題。開放網路環境下的SoC設計挑戰過去連網電視時代(connected TV)，可瀏覽網頁與隨選視訊內容在TV出廠時已預先設定好，並以工具列形式(widget)供使用者點選，事後無法自由增減或更改工具內容，屬於傳統封閉式作業環境。由於使用者可取得的有限內容，以及可執行的有限應用程式事先就可掌握，TV SoC中該含何種規格編碼解碼能力與運算量為已知，一般而言採用800MHz時脈以下處理器，並搭配Level 1快取(L1 Cache)與整數運算(Integer Processing)作視訊處理已遊刃有餘。不過，當連網TV智慧化，作業環境由封閉走向開放，意味使用者可按自身喜好自由增刪應用程式，意即程式執行複雜度將隨下載數量與同一程式的版本更新不斷提升，SoC處理效能需預先提升至其產品生命週期中的預期要求水準，才可在下一代SoC上市之前，應付更高的運算需求。一般而言，Smart TV SoC處理時脈須達1GHz以上，Google TV搭載的英特爾Atom CE4100處理器時脈更達1.2GHz。此外，當使用者可以藉開放網路平台取得視頻串流，可瀏覽的網路視頻數量將遠超過現存連網電視的有限內容，當中無以計數的視頻將有各種不同編碼種類，透過Adobe Flash播放機10.1版播放的視訊串流更對SoC造成大量運算負荷。由於Adobe Flash視訊解碼涉及向量運算，SoC內部除L1 Cache和整數運算單元模塊之外，需搭配容量更大的L2 Cache和浮點運算單元(Floating Point Unit；FPU)，方能確保一定收視品質。在部分TV廠商以3D使用者介面追求產品差異化，以及未來3D內容將逐漸增加、擴大向量運算量情況下，L2 Cache和FPU角色勢必將更為重要。從連網電視SoC演進至智慧電視SoC的規格要件資料來源：DIGITIMES，2011/5SoC設計難度提升外購處理核心IP成趨勢影像處理、作業系統和應用程式操作在在增加Smart TV SoC運算負擔與晶片設計難度，預計隨視訊內容解析度提升、應用程式更多元，Smart TV SoC開發門檻將不斷加高，如何使自家IC方案及時上市遂成為Smart TV SoC供應商共同思考的議題。在開發時程壓力與處理核心設計難度提升下，Smart TV SoC供應商外購處理核心矽智財(IP)已成趨勢，IP授權業者MIPS和ARM成為Smart TV SoC該產品演進方向的主要受益者。進一步觀察MIPS和ARM應用於Smart TV SoC的處理核心架構，可以歸納出在Smart TV更高的運算需求下，多核心將為Smart TV SoC的必備規格。其中，ARM運用在Smart TV SoC的Cortex-A5、Cortex-A9和Cortex-A15皆為多核心架構，進軍數位家庭領域較早的MIPS早期雖以單核心的74K授權為主，2010年以後來自Smart TV SoC客戶的需求，則轉以多核心的1074K和1004K為主要授權選項。智慧電視SoC外購處理核心IP成趨勢資料來源：DIGITIMES，2011/5連網運用漸廣泛Wi-Fi晶片重要性提升連網功能在Smart TV扮演關鍵角色，實現方式則頗多元，較常被納入討論的有Ethernet、Wi-Fi和藍牙(Bluetooth) 3種通訊技術。其中，Ethernet為3種技術中最直觀、最成熟的網路技術，廣泛應用在PC、寬頻接取設備等領域，具備傳輸穩定、安裝及除錯(debug)容易等好處，亦是接收器最早整合進DTV SoC中的連網技術。唯Ethernet纜線在客廳中仍不普及，限制Ethernet於智慧電視領域用途，此外在各周邊裝置影音內容可共用的數位家庭概念下，須將每個裝置單獨配置Ethernet網路線，顯然非最適合連網方案。相形之下，無線的Wi-Fi技術因不受限纜線配置而較易實現數位內容共用目標，預估將成為未來Smart TV連網功能的主要技術。觀察目前市面上已經選用Wi-Fi技術的連網電視機種，在連網電視發展初期的2009和2010年因連網功能滲透率仍低，大多採用USB介面外接Wi-Fi接收器模組(Wi-Fi dongle)方案，至2011年則因Wi-Fi IC成本降低、天線設計技術進步使內建Wi-Fi IC的連網電視機種數，佔整體連網電視機種數比重上升，預估2012年將超越外接Wi-Fi dongle方案成為Wi-Fi連網主流做法。長遠來看，Wi-Fi IC或許也將成為DTV SoC整合對象，唯Wi-Fi IC規格仍不斷演進，在802.11a/b/g/n標準一路發展下，DTV SoC該於哪個時點整合哪種規格Wi-Fi IC，將考驗相關IC業者產品開發智慧。此外，可提升Wi-Fi範圍和效能的多重輸出輸入( Multi Input Multi Output；MIMO)天線設計自802.11n標準Wi-Fi IC開始被廣泛採用，唯目前天線多重輸出輸入規格亦不統一，有22 (2通道輸入、2通道輸出)和33(3通道輸入、3通道輸出)甚至更高規格，在Wi-Fi IC未來將追求更大頻寬情況下，整合Wi-Fi IC至DTV SoC中將限制該DTV SoC僅能服務某特定市場區隔。易言之，在Wi-Fi傳輸標準、可支援頻譜數(2.4GHz或5GHz或雙模)、天線輸出輸入通道數皆持續發展下，Smart TV SoC整合Wi-Fi IC將使該Smart TV SoC喪失搭配不同規格Wi-Fi IC彈性，進而不易因應連網電視不同時點對Wi-Fi能力的不同要求，使該Smart TV SoC僅能應用在特定適用其Wi-Fi連網規格的產品市場。Wi-Fi IC規格持續演進整合進智慧電視SoC的優勢有限資料來源：DIGITIMES，2011/5至於可點對點傳輸的藍牙技術，在Smart TV應用中預料將以TV和家用電玩主機、操作桿操作把手間資料配對傳輸為主，在Smart TV遊戲應用程式內容更完備前，預估Smart TV搭載藍牙功能比重不大。IC業者Smart TV方案產品策略各自不同積極提升產業影響力與智慧型手機相同，使用者介面與應用程式為TV廠商創造產品差異化的重要來源，應用程式商店或應用程式設計認證平台重要性大增。然欲執行開放作業系統下更多元的應用程式，以及塑造各平台自身特色，需與IC方案供應商密切合作，IC供應商角色亦趨於主動，往往標榜針對某平台進行處理效能優化，或積極取得應用程式設計認證平台的支援性認證，企圖藉由掌握內容，擴大自身對Smart TV產業影響力。提供TV差異化來源IC佔智慧電視產業角色重要性日增資料來源：DIGITIMES，2011/5除積極參與不同應用程式開發外，Smart TV SoC方案供應商亦有不同產品定位。以影視品質概略劃分Smart TV市場區隔，有畫面更新率(frame rate) 50/60Hz的低階機種、60120Hz中階機種、120240Hz (甚至到480Hz)高階機種，以及主要國際品牌廠的旗艦機種。其中，台灣IC設計業者如凌陽、瑞昱、晨星、聯發科以布局50/60Hz機種為主，晨星與聯發科亦進軍上層60120Hz區間，傳統電視晶片大廠Trident以120240Hz區間為主，並往下滲透60120Hz市場回應台廠的低價方案。至於嚴謹定義下的智慧電視，也就是Google TV，屬於120240Hz市場區間，採英特爾處理器負責開放作業系統運作。除了由各電視晶片業者競爭的低階50/60Hz到高階240Hz各品牌智慧電視專案，主要TV廠商三星(Samsung)、樂金(LG)、Sony、Panasonic集團內部均有DTV IC研發資源，部分智慧電視旗艦機種IC方案採內部採購(in-house sourcing)，為獨立於一般智慧電視IC方案零售市場的特殊產品區隔。智慧電視晶片主要廠商產品布局資料來源：DIGITIMES，2011/5進一步觀察世界前4大TV業者三星、樂金、Sony、Panasonic與智慧電視IC方案廠商供應關係，三星高階機種採集團內IC方案，中階機種除自家方案外亦採用Trident產品，低階機種則採用晨星IC。樂金方面，高階機種亦採自家IC方案，中階機種採用Broadcom智慧電視SoC，低階機種則與三星相同採用晨星產品。至於Sony和Panasonic 2大日系TV品牌，Sony高階智慧電視機種採多方採購策略，除集團內IC方案外，亦採用瑞薩(Renesas)和東芝(Toshiba) 2家日本IC廠商產品，旗下Google TV則搭載英特爾處理器。中階機種採用Broadcom和聯發科方案，低階機種則配備聯發科IC。最後，Panasonic除低階智慧電視外購東芝IC外，中階和高階機種IC方案仍訴諸內部採購。主要電視廠商各等級機種的Smart TV IC採用狀況資料來源：DIGITIMES，2011/5結語從單純DTV邁入具連網功能電視，乃至智慧電視，DTV SoC除將進一步高度整合外，面對廣泛的應用程式和視訊串流帶來的向量運算負荷，須藉助L2 Cache和浮點運算單元確保系統運作順