無線影音串流技術與設計實務

晶片/終端商品傾巢而出 無線影音串流熱戰方酣

作者: 林苑卿
2011 年 10 月 17 日

聯網電視(Connected TV)及藍光DVD播放器等產品日益普及,激勵數位家庭高畫質(HD)音視頻訊號無線傳輸的需求大增;家庭無線影音串流技術可望取代傳統繁雜的纜線,同時保有高畫質影音訊號品質。在國內、外半導體廠商撐腰之下,無線高畫質(WirelessHD, WiHD)、WiGig、無線家庭數位介面(WHDI)、無線顯示(WiDi)及802.11ac等技術,正積極競逐家庭無線影音串流技術的主流寶座,預料未來市場競爭將更趨白熱化。
 


多元化無線影音串流技術正競逐數位家庭商機 圖片來源:飛利浦




為滿足數位家庭多媒體影音娛樂內容的高傳輸速率要求,無線影音串流技術已勢不可當;不少晶片商已積極藉由策略結盟和購併等方式,展開60GHz、5GHz等無線影音串流技術產品線布局。
 



爭無線影音串流地盤 WiGig晶片組年底出貨
 


圖1 Wilocity業務開發部顧問張華武指出,在提供與802.11n同樣效能情況下,WiGig的耗電量僅802.11n的十分之一。






繼WiDi 2.0版本已獲得宏碁、華碩、惠普(HP)、聯想等筆記型電腦(NB)大廠支援,以及WiHD、802.11ac等無線影音串流技術晶片亦計畫將於2012年出爐,WiGig晶片商Wilocity亦不甘示弱,已於第三季開始提供晶片組樣品給客戶,預計年底可望正式出貨,最快在2012年第二季前,相關終端裝置即可問世。
 



Wilocity業務開發部顧問張華武(圖1)表示,先前WiGig最為市場所詬病的即是市面上缺乏支援60GHz頻段的PCI Express(PCIe)電路線、射頻(RF)接線、放大器(PA)和轉換器(Switch)等元件,然Wilocity已成功突破此一發展挑戰,而整合上述60GHz元件的晶片組已確定年底前將正式導入量產,消弭市場對於WiGig發展疑慮。
 



繼海華科技、Wilocity及Qualcomm Atheros於2011年國際消費性電子展(CES)展出用於筆記型電腦的迷你卡(Mini Card)與擴充基座(Docking Station)後,Wilocity與海華科技正馬不停蹄地送樣給客戶,預期2012年支援WiGig的終端產品即可出籠。
 


圖2 海華科技無線通訊研發處處長李敬祥認為,WiGig聯盟與Wi-Fi聯盟的合作,將可望為WiGig技術擴大市場版圖鋪路,前景看好。





海華科技無線通訊研發處處長李敬祥(圖2)指出,海華科技將於2012年初,提供客戶WiGig迷你卡的樣本,待客戶於上半年進行導入設計(Design In)後,預估明年下半年即會有內建WiGig的筆記型電腦與擴充基座輪番上市。
 



值此WiDi、WirelessHD、WHDI、WiHD及802.11ac等各種無線影音串流技術支持者,快馬加鞭地導入商品化,以卡位市場先機之際,WiGig支持廠商亦緊鑼密鼓地展開產品線與市場部署。不過,由於WiGig聯盟送交給國際電機電子工程師學會(IEEE)的標準尚未獲得定案,恐將影響系統商的採用意願。對此,李敬祥說明,IEEE最終底定版本確實會與目前產品有出入,然硬體規格不會有大改版,至於規格的小幅更動,可透過驅動程式解決。
 



現階段,儘管部分新興國家仍未有支援的法規,但歐洲、北美、韓國、加拿大、中國大陸及日本等主要國家皆已支援60GHz頻段,隨著WiGig終端裝置相繼問世,無線影音串流市場激戰勢必再度升溫。
 



在無線影音串流技術百家爭鳴之際,系統封裝(SiP)業者無不積極展開部署,期透過多功能整合實現微小化並做大市場版圖,加速無線影音串流技術在消費性電子、個人電腦及行動聯網裝置的市場滲透率。無線影音串流技術朝整合化發展的趨勢,正為SiP帶來絕佳的成長契機。
 



無線影音串流走向整合 SiP廠商積極搶單
 


圖3 鉅景智慧家庭研發處協理劉尚淳表示,不同裝置同步傳輸1,080p高畫質影像將會是無線影音串流技術的殺手級應用。





鉅景智慧家庭研發處協理劉尚淳(圖3)表示,無線影音串流技術初期會先推出路由器等網通設備,緊接著是通用序列匯流排連接裝置(USB Dongle)問世,最終則會內建至高畫質電視(HDTV)與其他行動聯網裝置中,將使微型化的挑戰加劇,勢必帶動SiP形式的產品需求走揚。
 



現階段,WiHD、WiGig、WHDI、WiDi及802.11ac正力爭無線影音串流技術市場主流地位,在各有擁護者和技術優劣勢之下,目前勝負尚難定論。劉尚淳認為,為避免過多的競爭技術瓜分市占,並發揮彼此截長補短的效益,無線影音串流技術整合將勢在必行,預期特性相近的技術如WiGig、WHDI和WiHD;WiDi與802.11ac;以及WiDi和WiGig,將會優先整併。
 



現今不少無線影音串流技術均面臨發展窒礙,如解決WHDI晶片散熱難題,以及WHDI無壓縮的影音傳輸方式導致無線訊號處理器(DSP)開發技術難度高,讓相關業者面臨巨大考驗。劉尚淳指出,要消弭WHDI晶片散熱桎梏,可透過更先進的互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程實現,如由目前的90奈米(nm)進階至45奈米或20奈米製程,惟須克服先進製程開發大頻寬WHDI的技術瓶頸。近期,Amimon預計將推出採45奈米製程的第三代WHDI晶片組的傳聞甚囂塵上,若是屬實,亦代表WHDI已突破技術阻礙。
 



此外,WiGig和WiDi亦分別面對各國支援頻寬受限與傳輸高畫質影像內容頻寬不足的障礙。劉尚淳不諱言,現在僅有歐洲、北美及日本支援WiGig頻段,將為發展隱憂;至於WiDi儘管商品化速度較快,但未來要支援更高畫質或三維(3D)電視將會顯得力有未逮。有鑑於此,日後透過不同無線影音串流技術整合,將可彌補各類型無線串流影音技術彼此間的短處,藉此做大市場版圖,形成多贏局面,進而激勵無線影音串流技術SiP方案需求攀升。
 



然而,針對無線影音串流技術整合趨勢,亦有廠商抱持著不同的看法,認為使用頻段同為60GHz的WiHD與WiGig技術整合並不合宜,未來主流地位將交由市場機制決勝負。
 



WiHD/WiGig整合路難行 WiGig居主流呼聲高 



李敬祥表示,儘管WiHD和WiGig頻段相同,因此射頻(RF)規格相近,不少半導體供應商正醞釀推出整合兩種晶片技術的方案,不過WiHD與WiGig分屬個人區域網路(PAN)和區域網路(LAN)架構,由於媒體存取控制層(MAC)大相逕庭,若要進行兩種無線影音串流技術整併,勢必額外開發出兩種驅動程式,致使須增加投入的人力、時間及資金之下,恐導致晶片及系統商對於整合此兩大技術卻步。有鑑於此,廠商最終將會押寶其中一種60GHz技術,至於孰勝孰負,則交由市場機制決定。
 



WiGig為基於無線區域網路(Wi-Fi)標準的延伸技術,憑藉著Wi-Fi裝置的高市場滲透率,終端用戶可依循既有Wi-Fi的使用經驗,沿用WiGig產品。李敬祥指出,現階段全球Wi-Fi裝置已高達數億台,WiGig聯盟透過與Wi-Fi聯盟合作,在通過Wi-Fi聯盟認證後,將可確保兩種技術設備相容性,有助於擴大WiGig市場接受度,此將為WiGig勝出60GHz市場的關鍵。
 



值得關注的是,同屬802.11標準的超寬頻(UWB)囿於兩大陣營相互競爭,遲遲難分高下,再加上眾多國家不開放支援頻段,以及傳輸速率不如市場預期,在命運多舛之下,廠商投資已縮手,致使發展停滯不前。至於同為60GHz的WiHD技術,雖然理論傳輸速度已高達28Gbit/s,但WiHD局限於廣域個人區域網路(WPAN),恐難以符合市場對於區域網路傳輸的要求。以WiHD和WiGig兩大技術陣營的成員觀之,不少廠商同時是兩大陣營的成員,如博通(Broadcom)、英特爾(Intel)、海華科技、三星(Samsung)、東芝(Toshiba)等,因此,李敬祥認為,在既有投入資源選邊站的情況之下,半導體元件與系統廠商將會較傾向於靠攏WiGig技術,成為主力布局的無線影音串流技術產品線。
 



無線影音傳輸率不足 進軍3D TV挑戰大 



囿於傳輸速率限制,目前主要無線影音串流技術在高畫質3D影音內容的傳輸支援上,仍面臨諸多挑戰。值此三維電視(3D TV)發展漸行其道之際,各大無線影音串流技術支持者能否順利突破此一關卡,將成為站穩數位家庭市場地位的關鍵指標。
 


圖4 安捷倫電子量測事業群應用工程部專案經理胡珍儀表示,無線影音串流技術高頻段、高頻寬為技術挑戰,更需要測試方案輔佐開發晶片。





安捷倫(Agilent)電子量測事業群應用工程部專案經理胡珍儀(圖4)表示,要實現1,080p解析度的3D影音內容傳輸,至少須具備7Gbit/s的傳輸速率,而縱觀目前各種無線影音串流技術,僅WiGig與8×8 MIMO的802.11ac能符合此一要求,然8×8 MIMO仍只是802.11ac的標準規範,須視晶片商產品的推出情形,才可確定其支援3D影音傳輸的時間點。至於WiGig方面,由於使用頻段為60GHz,晶片開發門檻較高,亦為半導體業者戮力克服的技術難題。
 



隨著電視、筆記型電腦、桌上型電腦及智慧型手機(Smart Phone)紛紛朝向3D顯示發展,如何支援3D影音傳輸無疑成為各種無線影音串流技術發展的一大挑戰,尤其是高畫質3D TV的應用,更是決勝關鍵。即便是英特爾力拱、商品化程度較為成熟的WiDi技術,亦面臨傳輸速率不足支撐高畫質3D影音傳輸需求的窘境。
 


圖5 英特爾亞太區平台零件行銷暨開發事業群產品行銷經理李純心分析,省去纜線傳輸1,080p畫質影像為無線影音串流技術賣點,將為WiDi發展契機。





英特爾亞太區平台零件行銷暨開發事業群產品行銷經理李純心(圖5)不諱言,不少筆記型電腦品牌商頻頻探詢WiDi技術支援3D電視影像傳輸的時間表,不過短期內英特爾並不會有相關的發展計畫,目前WiDi 2.0版僅可實現將1,080p影像無線傳輸到高畫質電視。
 



除了3D電視影像傳輸速率的門檻待跨越之外,胡珍儀認為,使用者習慣與支援終端裝置的普及率亦為影響無線影音串流市場規模的關鍵,將是相關業者後續關注的焦點。
 



現階段無線影音串流技術各有強大的支持廠商抬轎,以及各擁優劣勢之下,呈現勢均力敵的局面。預期WiHD、WiGig、WHDI、WiDi及802.11ac晶片於年底與2012年初競出籠後,無線影音串流技術的市場戰火亦隨之升溫,各方人馬的卡位戰也即將開打,預期在市場競爭激烈之下,各無線串流影音技術的勢力板塊將會漸趨明朗,市場機制將決定孰勝孰負。

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