次世代PC 2.0技術發展研究

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出版作者 趙祖佑、侯鈞元、覃禹華
出版單位 工研院IEK電子分項
出版日期 2008/08/29
出版類型 產業報告
所屬領域 半導體
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摘要

從以桌上型和筆記型電腦為主的PC1.0時代一路走來,PC無論在外型、應用、操作模式上經歷著快速的變革,傳統PC系統與晶片架構也逐漸受到挑戰。

而半導體微縮製程的進展(包括SiP、SoC或3D IC技術),傳統上分離的CPU、Memory、Logic等元件,在單一晶片整合度持續提升的趨勢不變下,未來整個PC的功能與架構可能納入單一構裝元件中,不僅PC尺寸將可大幅縮小,成本亦將大幅降低。

在PC2.0的新系統架構下,未來的PC將可透過高速無線網路連結,達成隨時隨地處理與儲存於任意指定元件中,省略部分元件,整體系統架構將可簡化,達成PC Anywhere的終極目標。

根據本研究發現,隨著消費者對於PC功能需求的轉變,次世代PC2.0的應用將逐漸擴展至低價電腦、汽車、行動裝置以及智慧家電與生活等領域,而在此趨勢下,未來PC在行動可攜化、微型嵌入化將成為發展重點,而其中的關鍵因素包括尺寸縮小、降低耗電、降低成本以及異質整合等四項,而其中半導體技術的演進成為重要的驅動力。

以往PC晶片的微型化主要是靠半導體製程的進步,藉由製程改進降低功耗與晶片尺寸,如此可縮小PC晶片的體積與提升散熱空間。但就一台完整的PC系統來看,內部包含了CPU、南北橋晶片組、繪圖晶片、音效晶片、通訊晶片、擴充槽、儲存裝置及許多被動元件,單單降低單一晶片的體積對整個系統的微型化助益不大,因此必須多顆晶片進行整合,進一步縮小多晶片的佔用面積、功耗與成本。根據分析,晶片3D堆疊為PC晶片整合最適合的方式,將符合未來PC2.0的應用目標;除此之外,持續採用更高階的製程技術將為PC2.0晶片帶來關鍵的核心競爭力。

而在次世代PC2.0的趨勢下,成為現有PC產業的新機會,應用情境的擴展使得PC將出現在非傳統PC領域,例如手機、家電、汽車等,因此透過擴大PC的應用思維,與異業進行合作,例如:汽車電子、數位家庭、智慧居家、醫療電子等,及早佈局相關產業,從消費需求著眼,如此將有效延伸台灣現有PC產業的競爭力。

目錄

====章節目錄====

第一章 緒 論 1-1

 第一節 研究動機 1-1

 第二節 研究目的 1-5

 第三節 研究範圍 1-6

 第四節 研究架構與方法 1-8

第二章 PC2.0產品定位與市場關鍵因素 2-1

 第一節 PC2.0起源與定義 2-1

 第二節 PC2.0的促成技術 2-3

 第三節 產品定位與應用情境 2-8

 第四節 市場發展關鍵因素 2-12

第三章 PC2.0晶片技術定義與需求 3-1

 第一節 PC Chip的定義 3-3

 第二節 PC Chip的需求 3-8

 第三節 PC Chip達成方式 3-10

 第四節 3D IC主要應用領域與技術效益 3-17

第四章 領導廠商投入動向與策略佈局 4-1

 第一節 PC晶片廠商動向與佈局 4-1

 第二節 3D晶片堆疊廠商動向與佈局 4-18

第五章 技術發展藍圖與關鍵因素分析 5-1

 第一節 市場應用與技術發展的連結 5-1

 第二節 關鍵因素分析 5-5

 第三節 台灣技術投入現況分析 5-19

第六章 產業發展策略分析 6-1

 第一節 台灣技術落差分析 6-1

 第二節 產業價值鏈分析 6-5

 第三節 台灣發展策略分析 6-9

第七章 結論與建議 7-1

====圖目錄====

圖1-1 PC功能的轉變 1-1

圖1-2 PC產品型態與消費者價值的改變 1-3

圖1-3 PC產業供應鏈 1-6

圖1-4 PC晶片架構圖 1-7

圖1-5 研究架構與方法 1-9

圖2-1 行動化與微型化的PC2.0 2-2

圖2-2 半導體整合技術促成PC2.0 2-3

圖2-3 半導體整合技術趨勢 2-4

圖2-4 PC2.0之無線通訊技術應用 2-6

圖2-5 PC2.0之各種先進技術應用 2-7

圖2-6 PC2.0四大主要應用領域 2-9

圖3-1 MID產品特性 3-2

圖3-2 Intel MID裝置發展需求 3-3

圖3-3 PC2.0所需的功能方塊示意圖 3-5

圖3-4 Intel MID發展藍圖 3-6

圖3-5 Intel對MID技術發展需求 3-7

圖3-6 封裝技術演進趨勢 3-12

圖3-7 3D IC範疇 3-13

圖3-8 傳統IC與3D IC製程差異比較 3-14

圖3-9 電子產品發展與元件需求 3-16

圖3-10 3D IC技術應用領域與發展藍圖 3-18

圖3-11 2D與3D晶片效能比較 3-20

圖3-12 異質整合產品規格趨勢 3-23

圖3-13 Intel Tera-Scale需求 3-25

圖3-14 Samsung 32GB SSD晶片配置 3-27

圖3-15 主要NAND Flash廠商應用TSV技術之藍圖規劃 3-28

圖3-16 DRAM記憶體規格趨勢 3-29

圖3-17 DRAM記憶體規格趨勢 3-31

圖4-1 Intel新世代PC產品佈局 4-2

圖4-2 Intel次世代PC晶片重要特性與發展趨勢 4-3

圖4-3 Intel處理器技術推演過程 4-4

圖4-4 Intel Moorestown平台架構圖 4-5

圖4-5 Intel四核心處理器Penryn 4-7

圖4-6 AMD整合繪圖處理器設計概念 4-8

圖4-7 AMD四核心處理器 4-9

圖4-8 AMD四核心處理器Phenom 4-10

圖4-9 威盛產品佈局策略思考 4-11

圖4-10 威盛Nano處理器方塊圖 4-13

圖4-11 NVIDIA Tegra處理器方塊圖 4-14

圖4-12 ARM Cortex-A9 MPCore系統架構圖 4-17

圖4-13 Samsung 3D NAND Flash 4-19

圖4-14 Intel處理器架構演變與晶片整合需求關聯 4-20

圖4-15 Intel Logic與Memory 3D堆疊 4-21

圖4-16 IBM晶片整合技術藍圖 4-22

圖4-17 IBM水冷式3D晶片 4-23

圖4-18 Nokia手機晶片面積縮小與薄化的技術比較 4-24

圖4-19 ASET研究開發實施體制 4-26

圖4-20 ASET次世代3D整合技術計畫成員 4-27

圖4-21 EMC-3D聯盟Roadmap 4-30

圖4-22 e-CUBES的基本架構 4-31

圖4-23 e-CUBES晶片尺寸的Roadmap 4-33

圖4-24 SEMATECH成本資源模型架構 4-36

圖4-25 3DASSM主要研究議題 4-38

圖5-1 PC2.0應用情境與技術需求 5-1

圖5-2 PC晶片高度整合之願景 5-2

圖5-3 PC晶片3D堆疊技術發展藍圖 5-3

圖5-4 PC異質晶片3D堆疊階段性發展 5-6

圖5-5 PC2.0通訊與周邊連線方式的改變 5-7

圖5-6 多頻RF整合式設計 5-8

圖5-7 製程微縮與供電關係圖 5-9

圖5-8 Intel CPU與耗電關係圖 5-10

圖5-9 晶片尺寸與密度關係圖 5-11

圖5-10 NAND Flash成本曲線圖 5-13

圖5-11 CPU電晶體結構示意圖 5-14

圖5-12 VIA CX700晶片 5-19

圖5-13 台灣3D IC研發聯盟組織圖 5-21

圖6-1 傳統PC1.0產業鏈 6-5

圖6-2 次世代PC2.0產業鏈 6-7

====表目錄====

表2-1 半導體整合技術比較 2-5

表2-2 PC1.0與PC2.0之硬體特性 2-8

表2-3 各種PC2.0應用之系統需求 2-13

表3-1 Intel Atom與ARM Cortex-A8特性比較 3-8

表3-2 參與Open Handset Alliance廠家 3-9

表4-1 EMC-3D聯盟成員與角色 4-28

表5-1 x86與ARM比較表 5-16

表6-1 台灣PC晶片設計落差分析 6-2

表6-2 台灣PC晶片製造落差分析 6-3

表6-3 台灣PC晶片整合落差分析 6-4
章節檔案下載
第一章 緒 論
9
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第二章 PC2.0產品定位與市場關鍵因素
13
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第三章 PC2.0晶片技術定義與需求
31
0 元/點
第四章 領導廠商投入動向與策略佈局
37
0 元/點
第五章 技術發展藍圖與關鍵因素分析
22
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第六章 產業發展策略分析
12
0 元/點
第七章 結論與建議
3
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