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移動電視下的新興產物--硅調節器

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作者:孟祥鈞 時間:2007-05-01 來源:電子產品世界 收藏

為了迎接移動接收的到來,硅調諧器也逐漸興起,根據各大研調機構預測以及筆者市場搜尋,至2009年硅 調諧器應用的量至少在1.1億以上,若以移動電視 調諧器來看,2006~2010年CAGR為75.6%。

前言

早期人類在開車時大多只有音樂相伴(例如:FM、AM Radio),隨著科技的日新月異,現今人類在開車時不僅可以通過移動電視的技術接收數字電視收看,甚至在往后幾年內,手機電視世界也將被實現,然而手機電視的收視功能跟過去WLAN、GSM、甚至是藍牙不一樣,手機電視是以寬頻信號收進手機中,再通過調諧器選擇想要的頻道,實際上的運作比一般的RF transceiver復雜,甚至需要SAW來做鏡相濾波,但電子產品輕薄短小的趨勢,卻無法容忍裝有鐵殼如此大體積的Can 調諧器。

因此為因應移動接收的到來,硅調諧器也逐漸興起,根據各大調研機構預測以及筆者市場搜尋,至2009年硅 調諧器應用的量至少在1.1億以上,若以移動電視 調諧器來看,2006~2010年CAGR為75.6%。以下就硅 調諧器做整體市場預測與技術分析。

Replace CAN 調諧器的硅調諧器

圖1 硅調節器取代性

傳統的用鐵殼兜離散元件以及調整線圈來作收視微調的稱為Can 調諧器,Can 調諧器的歷史相當久遠,從早期CRT無線模擬電視開始,即是整個Can 調諧器的歷史,此產品領導廠商就是Philips跟Sharp。但是Can 調諧器合計主自源元件將近130個,金屬鐵殼以及PCB板都是硬件成本負擔,現在一般均由中國廠商進行代工,臺灣地區市場產量最多的即是岡大以及奇景,僅少部分高單價小體積的微型Can 調諧器,但需要4到6周的供應鏈時間,因此硅 調諧器的出現解決相當多的問題,下面6個要點說明為何硅 調諧器能夠取代長達30年的Can 調諧器技術:

整合度
硅調諧器是將整個原來Can 調諧器電路集成化,但由于有太多被動元件所組成,目前一個硅調諧器大約可以將震蕩源、Mixer、Filter、部分電阻電容整合,約可較一般Can 調諧器節省8成的面積。

Multi-調諧器
目前數字電視常常強調子母畫面(PiP ,PoP),但若兩個頻道其頻段不一樣的時候,硅 調諧器可以用堆疊的方式并成一顆。

可靠度
傳統的Can 調諧器不耐摔,更容易隨著時間元件結構性老化,但硅 調諧器為IC結構并沒有這一問題。

供應效率從以前就一直困擾整個電視機廠商的供應鏈,每一個Can 調諧器都需要人工調教,往往傳統電視機的供應鏈在制造與出貨時,瓶頸一直都卡在Can上,硅 調諧器可以解決此一問題。

體積
硅調諧器將近是一般Can 調諧器的十分之一,即使近期出的微型2CC Can 調諧器,硅體積仍較小。

產品路線圖
整個產品線的Roadmap一直朝向硅走,以前NB內建TV Module都是用Can,但目前許多TV Module已經用硅,例如圓剛采用Xceieve的硅 Solution,而目前DVB-H 調諧器幾乎都是采用硅,未來Pocket TV也會漸漸用硅調諧器,現在連STB也逐漸采用硅調諧器。

硅調諧器主要市場

圖2 USB Dongle

目前用在硅調諧器最廣泛的市場是在USB Dongle,根據筆者統計,整體2006年USB Dongle市場在450萬顆,加計消費性NB內建模組,總計NB相關市場在1100萬顆的量,上圖即為整個USB Dongle的拆解圖,一般硅調諧器搭配一顆解調器,左下角一顆小型的X’ TAL。

目前臺灣地區廠商的解決方案搭配不外乎用Microtune以及寬達的調諧器搭配詠發、Zarlink以及瑞昱的解調已經有整合USB2.0 Phy版本,整體報價在3~4美元左右。

目前USB Dongle因為受中國大陸以及臺灣地區激烈競爭,整體市場報價甚者已到20美元,臺灣DTV Dongle領導廠商如宏想、富誠、微星、東雅電、廣實、中國,如Malata以及新科都有其產品。
(圖3)Philips公布最新的DVB-H解決方案,主要是應用在手機看電視上,名為BGT215,該裝置適用SiP方式將調諧器以及解碼器合在一起,體積約771.2mm3相當小,非常適合用在電視手機當中,尤其調諧器的功耗在150mW,以0.25微米BiCMOS制造、Die Size在5mm2,也就是每片Wafer可以切1570顆Die,若以Wafer price 1200美元,其成本大概在0.75美元左右。

圖3 NXP DVB-H解決方案

整體而言,由于DVB-H其調諧器的難度不如DVB-T,因此困難的地方會是在DVB-H的解調性能,因此廠商預切入電視手機領域,調諧器與解調缺一不可,這也是為什么NXP、Siano、TI、Freescale都是同是擁有兩種產品的原因。

硅調諧器架構解析

若要談硅調諧器,Microtune可以說是該產業的代表,Microtune是目前在市場有量產DVB-H產品的公司,在2005年DVB-C領域市占率達34%,Cable產品占公司營收將近60%,Microtune到現在還是處于虧損的狀態,但是股價仍維持在5~6美元,可以想見市場對Microtune的認同度與期待。

Microtune有產品主要專注在STB市場以及PC TV市場,其接收頻率范圍從48MHz到860MHz,3.3V input,(圖4)為Microtune主力產品的電路圖。

圖4 MT2060構架圖

任何調諧器技術主要的關鍵是在于如何通過升頻與降頻的方式,將頻道附近的雜訊以及不想要的鄰近頻道,用表面濾波器濾除。以為例,在天線接收之后經LNA放大,并收集信號進行升頻,同時藉由Mixer以及同步震蕩源,定住想要的頻率,再由內建Filter進行第一次的濾波,濾過之后再用第二Mixer以及第二震蕩源同步降頻,再利用一顆外掛的鏡像抑制濾波器將鏡像雜訊濾除,最后調整至最終標準中頻,傳輸給解調,直接做解調變。

硅調諧器市場

根據In-Stat預測,In-Stat將收視端的元件分為調諧器及基帶端:

基帶端:BB端指解調器(解調變器),包含的功能區塊包括:解多功分流的Demux;類比轉成數字的ADC、以及處理正交分頻多工調變的(OFDM),上述的各種功能已經整合成一顆解調,由于解調屬于數字IC產品,跌價幅度較快,現在如DiBcom與詠發進展到0.13微米混訊制程,DiBcom預計明年90奈米產品會開始量產DVB-H的解調,In-Stat估計2010年產值可以到2億5000萬美元,2006~2010年CAGR為50.2%;

射頻端RF指硅調諧器端整體的2006~2010年CAGR為75.6%,整體產值到2010年約2億4000萬美元,整體市場的量約1億顆。

整體而言,硅 調諧器可以分為五個主力市場:

汽車
汽車的市場最難切入,除了傳統半導體廠商(Freescale、Philips、Renesas)靠著長年關系可以有接觸之外,單純的Fabless廠商很難有施力點,由于汽車需考量高速移動性的性能,好的汽車需要兩根以上的天線做Diversity的Comparison。但是在考量效能情形下,硅調諧器要取代傳統Can,短期內較難顯現。

手機
手機因為考量到體積與成本的問題,DVB-H的元件很多在這里都是用SiP方式做進手機中,且考量到藍牙、3G、WiFi干擾問題,因此手機仍有一定的門檻。

PC
NB領域是目前量最大的市場,但是當初為了推晉NB內建模組,當時的解決方案都是A+D,以至于目前仍以A+D方案為主流。

DTV Dongle
Dongle市場是所有應用端中最早轉用硅調諧器的產品,2000年初臺灣有幾款Mini Can的Dongle,但8CCMini Can價格不低(5~6美元),直到2004年硅 調諧器才廣泛用在DTV Dongle。

STB&DTV
市場預估STB市場會是明年硅 調諧器開始興盛的一年,現在有很多STB隨著LCD TV推出,也日益輕薄短小,如東碩推出的壁掛式STB,體積僅如手掌大。此外,LCD TV內建DTV 調諧器,也開始成為必備功能。

根據筆者資料整理與估計,應用在便攜設備的DTV至2009年就有4000萬臺,2005~2009年CAGR就有151%,在NB端包含Dongle以及內建電視模組,其中2006年NB約650萬臺內建電視模組,其余Dongle約占400~450萬臺,隨著消費性NB突破整體NB五成以及DTV普及率攀升,加計NB每年兩成增加下,2009年約有4000萬臺的DTV需求,2005~2009年CAGR就有65%。

此外,STB內建硅 調諧器可分成IC內嵌CAN以及板上調諧器 兩種市場,初期預比重為9:1,但至2009年廠商可以克服信號干擾問題后,預估可以攀升到5:5,估計09年約有33百萬臺內嵌硅調諧器,預計2005~2009年CAGR為78.4%。

整體而言,2009年全球約有1.13個應用單位會使用硅調諧器,調諧器的跌幅每年約10~15%,至2009年整體產值約為1億8900萬美元。

結論與建議

硅調諧器仍有獨立生存的空間
以DVB-H的解決方案來看,幾乎都是以SiP方式顯現,主要的重點在于除了調諧器整合尚未完成以外,調諧器設身考量的問題太多,現在連板上調諧器其良率上都有困難,少了鐵殼后問題會更多,何況又要整合其他無源電路以及濾波器的問題要解決。

PCTV是目前硅調諧器主力市場
就目前市場而言,DTV的USB Dongle市場尚未起飛即已經陷入價格戰,筆者認為消費者的使用認知以及退貨率高居不下,是其經銷商不愿大力推廣之主因,經銷商不愿推廣與備貨,導致硅調諧器廠商出貨時無法掌控,惡性循環。但是相反,NB內建TV模組倒是穩建成長,全球一年的量大約650萬。NB內建模組OEM廠商首重收視穩定度與良率,一有閃失將會對NB廠商有重大退貨損失,因此不輕易汰換,所以其他Fabless廠商切入此一市場有一定的難度。

功耗
傳統的Can 調諧器功耗在400mW以內,與目前市面上的750mW~1W之硅 調諧器有一段差距,若未來DVB-H要興盛,估計解調+調諧器要壓到500mW以內才會符合移動電視的經濟效益,因此未來硅調諧器需要解決常務之急是在功耗上。

工藝壓力仍不大
調諧器早期即是用離散元件調出來的,因此與數字1C架構完全不同,即使目前有多種純CMOS 0.18微米版本的硅調諧器,因為無源電路占了整個晶圓的85%、數字電路只有15%,導致無法靠工藝有效縮減;此外離散元件還有20~30個要進行整合,為減少系統廠商成本,因此還要整合其他離散元件,以縮小PCB面積。

成本問題
價格壓力仍是考慮重點,Can 調諧器的價格不見得比硅高,在考量收視靈敏度以及效能后,STB或是LCD TV廠商不見得會立即有替換Can 調諧器的想法,此外用在Image Rejection的表面濾波器,目前多還是外掛形式,表面濾波器單價約在0.2~0.3美元,成為離散元件中成本最高者,現在有許多廠商開始進行Image Filter的整合工作。

綜上所述,硅調諧器仍有許多好處,就如同過去RF元件在板子上有好幾顆,現在卻只有一個RF 模式一樣的歷史演進,加上電子產品移動性的盛行,筆者估計未來2009年可以應用在硅調諧器約有1.13億個單位,若有些高檔NB、PCTV或STB需要不同頻段的PiP、PoP功能,其每個應用單位上甚至需要兩個調諧器作接收,因此實際上的數字可以估到1.13~1.4億左右。



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