以PC平臺為最初應用領域的USB與PCIe界面技術，挾其優異的技術特性，在市場接受度不斷攀升。同時在技術規格不斷提升與相關業者的創意巧思的推動下，兩者的應用已不再僅局限于PC領域，更逐步朝向各種高頻寬傳輸需求的多元應用領域發展。 

一直以來，個人計算機的格規演進與半導體產業的發展，有著密不可分的關系。循著摩爾定律的發展軌跡，個人計算機的中央處理器(CPU)能力約每18個月，便有突破性的進展，相對帶動了計算機應用的多元與普及，同時也建立起它在半導體產業的重要影響力。 

為了擴大應用層面，導入更多消費者喜愛的功能，過去的計算機是以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備。然而，在通用序列總線(Universal Serial Bus, USB)接口出現后，徹底改變了原本令人望而卻步的復雜使用環境，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，并挾著低成本的優勢，快速在PC市場中成長，并進一步擴張至消費性電子產品的應用領域，成為最廣為采用的高速傳輸接口技術。 

根據In-Stat與工研院IEK-ITIS計劃的數據顯示，USB的產品出貨量將從2004年的7億套成長至2009年的21億1千萬套，年復合成長率為24.9%，其中計算機相關的應用比重約占整體應用的五成，而消費性電子與通訊產品的應用則分別有兩成以上的比重(圖1)。 

另一個值得注意的高速傳輸接口PCI Express(以下簡稱PCIe)，同樣是在個人計算機應用功能不斷提升下誕生，并掀起一場計算機系統傳輸架構的新革命。 

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PCIe，并從2004年中開始推出相關產品，希望逐步取代現有的AGP、PCI，甚至PCI-X等架構。 

相較于PCI與AGP接口，PCIe在數據傳輸的實體層是由一組單工通道(Lane)組成發送端(Tx)與接收端(Rx)，每組PCIe都有自己專用的信道與南橋芯片進行傳輸(圖2)，而不再是共享總線的架構，可避免數據傳輸干擾及異步等問題，加快整體傳輸速度，達到每個信道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也同時規畫了行動裝置使用的PCI Express Mini Card與PCI Express Card等規格，分別用來取代目前的Mini PCI接口與CarBus PCMCIA接口。 

PCIe的出現不僅是主機板層級的數據傳輸速度的提升，更間接帶動計算機周邊裝置的同步升級。隨著英特爾新推出的945、955、975等芯片組均全面支持PCIe規格，以及繪圖芯片雙雄ATI和nVIDIA的新款繪圖芯片也全面升級PCIe，桌上型計算機的PCIe傳輸接口架構革命已然成型，并將于英特爾的Napa平臺與微軟的Vista操作系統相繼成熟后，延燒至筆記型計算機市場。 

USB尋找下一個殺手應用 

從1998年USB1.0的標準問世后，USB便開始改寫計算機周邊連接接口的歷史，并從原本傳輸速度為1.5Mbps的USB1.0，一路升級至12Mbps的USB1.1，甚至到現在480Mbps的USB2.0規格，可滿足愈來愈大的影像傳輸需求。 

就應用領域而言，個人計算機仍是USB接口最大宗的市場，現在幾乎所有新推出的計算機皆已配備USB2.0的連接接口。至于消費性電子，則在可攜式產品對于數據分享需求日益提升的驅動下，USB接口也已成為產品設計業者的最佳選擇。 

手機市場成USB應用新目標 

由于產品應用廣泛，USB每年的市場需求量也相當驚人。根據柏士半導體(Cypress Semiconductor)內部預估，2006年該公司USB相關產品可銷售的市場規模(Sale Available Market)就高達3億美元(圖3)，如此誘人的大餅，自然也吸引了不少業者先后投入USB接口芯片的供應市場。 

然而，由于USB接口控制芯片為標準產品，且進入門坎不高，在各路人馬競相爭逐之下，免不了落入價格競爭的窘境。Cypress臺灣分公司大中華區事業發展經理林容茹(圖4)即表示，USB界面的發展至今已臻成熟，應用領域遍及計算機周邊、大容量儲存媒體(Mass Storage)、可攜式多媒體裝置及消費電子產品，尤其在儲存方面的應用更是到了削價競爭的局面。然而，她也指出，現在的設計業者也已注意到不能淪為價格競爭，而開始朝向增加產品新功能與新特色的方向發展，因此諸如指紋辨識等安全功能，已逐漸在市場中發酵。 

創惟科技技術長林志榮(圖5)也認為，USB接口控制芯片的進入門坎不高，因此新的競爭者出現的速度相當快，尤其在卡片閱讀機控制芯片與隨身碟控制芯片的應用市場，大陸方面的業者在成本及反應速度上也極具競爭力。因此，如何善用公司自身的技術優勢與資源，取得有利的市場位置，將是相關業者在產品規畫時亟需考慮的重點。 

而在USB眾多應用中，手機市場無異是個人計算機相關應用外，另一片迷人的揮灑空間。然而，如何在手機中找到USB應用的最佳創意，并且讓消費者接受，將是手機業者與芯片供貨商面臨的最大挑戰。 

林容茹指出，隨著手機多媒體功能的不斷強化，手機與其它設備間分享、傳遞數據的需求也愈加明顯，因此Cypress特別開發出一系列在功耗、尺寸與效能方面，均符合行動裝置系統需求的MoBL-USB高速USB產品線，以拓展智能型手機與多媒體手機市場。 

相較于其它在手機基頻芯片中整合USB功能的設計，MoBL-USB采獨立設計(圖6)。她強調，整合型的設計容易受I/O數目或內存容量影響，使得USB功能受限。而MoBL-USB系列采用超細微間距球門陣列(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)，并強化了電源管理功能，讓手機業者可藉由USB來發展更多的延伸功能。 

林容茹表示，手機制造商對于增加USB界面的應用興趣甚高，目前Cypress也正與一線大廠進行導入設計(Design-in)的階段，預計在今年第二或第三季，將有產品推出。 

同樣在手機市場有所著墨的旺玖科技，主要鎖定手機與其它裝置的傳輸線應用。旺玖科技產品計劃管理部協理馬繼芳(圖7)表示，該公司所推出的USB to IDE橋接控制芯片，已獲得全球手機傳輸線市場的廣范采用。其主要功能是將手機原本序列式訊號，轉換為USB的訊號，以方便與個人計算機相連接。 

目前旺玖所提供的橋接芯片主要仍是以手機外部的相關應用為主，而未來亦不排除朝手機內部應用發展。馬繼芳指出，該公司與多家手機業者均有合作，其中已有客戶提出，希望將USB功能整合到手機內部的需求，而旺玖也正積極尋求創新突破，希望能新增更多適合的附加功能，以展現更好的應用效能。 

相較于其它業者，創惟對于手機市場則采取較保守的看法，林志榮認為USB功能多半已被整合至基頻芯片中，對USB芯片業者而言發揮空間不大，反到是其周邊配件所帶來的USB商機是不錯的發展機會。他強調，USB的應用市場由以往的計算機市場延伸到消費性電子是必然的趨勢，而創惟將鎖定中大型產品市場的應用領域，繼續發揮自身的技術及產品優勢，并積極朝向如PCIe、SATA等新的高速接口技術發展。 

USB OTG朝影音市場邁進 

除了USB2.0產品持續在新的應用市場上發酵外，各家業者也都開始搶攻USB OTG(USB On-The-Go)市場。 

USB OTG是USB設計論壇(USB-IF)對USB2.0規范的延伸補充，其中最大的轉變是一改USB2.0所使用的星狀拓樸架構，在相同的USB埠上，加入雙重角色功能(Dual-role Device, DRD)，實現不須透過PC的控制操作，即可完成兩個USB OTG裝置間點對點(Peer to Peer)數據互傳。 

除了打破必須透過個人計算機達成數據交換應用的束縛外，為了更符合行動裝置的應用需求，USB OTG特別提出小型之連接頭的規格(如Mini A、Mini B與Mini AB)，同時調降電流與電壓，以降低USB OTG扮演主控(Host)角色時的耗電量。 

事實上，USB OTG標準早在2000年即被提出，然而一直到2005年相關產品才逐漸推出，主要原因在于OTG產品設計的困難度。馬繼芳表示，兩個USB OTG裝置相互溝通時，除了一開始的相互辨識過程外，后續要啟動主控端所需執行的功能時，相關的規范與程序相當復雜。林容茹也指出，雖然OTG應用市場一直存在，但產品的設計門坎很高，并且要克服許多兼容性的問題，因此較難驅動市場。林志榮認為，產品價格過高，也是影響市場接受度的重要原因。 

目前OTG最主要的應用市場，仍以大容量儲存的應用為主，如外接式硬盤、機上盒(STB)等，今年則開始朝向影音應用功能的市場發展，以旺玖為例，該公司已將OTG技術，應用于照片瀏覽器(Photo Viewer)中，此外其它應用領域還包括多功能事務機、打印機等市場。馬繼芳指出，由于記憶卡容量日益提升、價格也逐步下滑，因此若純粹只以數據交換、儲存等功能來做為OTG吸引消費者的優勢，恐怕稍嫌薄弱，因此以多媒體功能的角色出現，或許會是不錯的應用。 

創惟方面亦相當看好OTG技術在多媒體影音方面的應用潛力。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用，然而將OTG與多媒體影音播放裝置相結合的應用，將是極具潛力的應用市場。 

他認為，2005年OTG產品剛面市時，由于芯片功能的整合度不高，所以產品價格居高不下，影響消費者購買意愿。因此該公司推出一款同時整合記憶卡接口與硬盤接口的高整合度USB2.0 OTG儲存控制芯片GL824，除可應用于可攜式電子產品市場，并能為TV、STB、DVD錄放機等產品提供USB 2.0連接端口與多合一卡片閱讀機接口，強化多媒體檔案播放或傳輸應用，同時也降低產品設計的門坎與開發時間，進而達到最佳的成本結構，有助于OTG市場的普及。 

成本將是WirelessUSB普及關鍵 

最后，USB的無線化發展，亦是備受各界矚目的話題。廣義來看，任何藉由USB接口結合無線傳輸技術，來完成訊號/數據傳輸目的的設計，均可視為無線USB。若更精確的定義，則是指USB-IF所規范的WirelessUSB 1.0標準。 

廣義方面的產品，如旺玖以USB結合802.11g的WiFi技術，開發出應用于網絡攝影機(IP Cam)與數字家庭概念產品的影音數據傳輸應用。以及Cypress利用其專屬的2.4GHz無線技術，開發出應用于人機接口裝置(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，解決嚴重的干擾問題。 

至于根據USB-IF所制定的WirelessUSB 1.0標準所開發出的產品，目前則為數不多，且價格偏高。對于未來整體市場是否能夠成形，業者的看法不一。林志榮認為，WirelessUSB的發展，主要仍面臨成本太高及應用效益不明的問題。 

他指出，盡管USB-IF的標準，已確定采用WiMedia的UWB底層來發展，然而目前相關解決方案均仍在起步階段，尤其無線技術對安全性的要求嚴格，通訊協議的設計復雜，相對使得芯片制造的成本提高，明年目標雖希望能降至10美元左右，但相較其它無線技術，價格仍舊偏高。此外，就應用面而言，目前所看到的預期應用市場，并沒有特別突顯出WirelessUSB在使用上的效益。因此，若成本結構能降到市場所能接受的價位，且在安全與數字內容保護機制上更加成熟，或許能刺激市場的應用。 

若從終端需求的特性分析，馬繼芳指出，一般而言，消費者在使用行動裝置時會希望具備無線功能，若是固定式應用，才有取舍的問題；然而，目前大部分USB的應用也已朝向可攜式產品發展，因此WirelessUSB將會是不錯的技術。至于Cypress的看法，林容茹表示，該公司仍在觀察中。目前則仍將以低數據傳輸率的專屬型WirelessUSB市場，為發展主力。 

PCIe席卷高頻寬需求市場 

挾著優異的技術特性誕生，PCIe被賦予的使命，便在取代AGP、PCI與PCI-X等接口技術。歷經三年多的醞釀，PCIe已逐漸躍升臺面，成為個人計算機領域中，高速序列傳輸技術的主流。 

Rambus產品營銷經理Kimkinyona Fox(圖8)表示，盡管在少數原本預期的應用市場發展較慢，但PCIe在桌上型計算機、服務器，以及接下來的筆記型計算機市場的取代效應，將持續且穩定地進行。 

Pericom臺灣地區業務負責人李逸民(圖9)則指出，拜游戲市場之賜，使得PCIe在顯示卡的應用快速成形，新款繪圖芯片均已改采PCIe設計。此外英特爾新推出的芯片組，以及筆記型計算機的Napa平臺，也都已經轉換至PCIe的架構。足見得PCIe已在計算機應用市場中成功取得一席之地。 

就使用者的觀點來看，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最先成熟的應用領域，不過卻也因而讓多數人錯覺，PCIe是否僅局限于顯示卡的應用？對此，德州儀器連結方案高級應用工程師潘曉磊(圖10)認為并不盡然。他指出，對PC產業來說，高速顯示卡市場雖已成熟，但接下來網絡卡(有線/無線)、ExpressCard等接口設備市場也將開始啟動。短時間內，PCI與PCIe的世代交替將持續發展；而通訊產業，基本上是跟著個人計算機產業的發展步伐；至于消費性電子產業，則將在未來的一兩年內，可以看到PCIe的應用。 

PCIe讓PC/NB設計更靈活 

PCIe除了對外部計算機周邊連結市場帶來影響外，對計算機系統本身架構也提供了更靈活的設計思維。李逸民表示，由于PCIe具有可切分通道數的特性，因此留給設計者頻寬運用的彈性，設計者只要藉由訊號切換芯片(Signal Switch)的協助，就可以靈活調整信道數的組合。如當南橋芯片組可支持到16通道時，設計可采用兩個x8，或一個x8、兩個x4的架構。這種特性尤其對組裝計算機(Clone)市場的板卡業者而言，更是一項福音。 

另外，PCIe的高速頻寬實現了分離式計算機(Discrete Computer)的概念。他解釋，所謂分離式計算機，是類似現在筆記型計算機與擴充座(Docking)的關系。透過一顆封包切換芯片(Packet Switch)擴充座將可擁有集線器角色的功能，提供包括外接式硬盤、網絡端口，或甚至影音傳輸/接收等各種選配功能(Optional Function)的連接。而擴充座本身則藉由ExpressCard來與主機相連，讓主機的設計可以更佳精簡。 

PCIe朝Datacom與Telecom邁進 

在商用與家用計算機市場取得不錯發展成果后，PCIe規格也逐步朝工業用計算機(IPC)市場進前。目前IPC主流的CompactPCI架構已愈來愈不敷市場使用需求，因此全球PCI工業計算機制造組織(PICMG)便提出了先進通訊計算機架構(Advanced Telecommunication Architecture, ATCT)，為數據通訊(Datacom)與電信通訊(Telecom)的應用，解決機構設計、電源、散熱、互連與系統管理等問題，并藉由四個輔助規范(Subsidiary Specification)來定義板與板間互連的傳輸標準。 

凌華科技(ADlink)技術營銷經理高福遙(圖11)指出，目前已通過的四種輔助規范包括3.1版的以太網絡和光纖傳輸、3.2版的InfiniBand傳輸、3.3版的星形傳輸(StarFabric Transport)，以及3.4版的PCIe和先進交換式互連(Advanced Switch Interconnect, ASI)傳輸。其中，就市場使用情形來看，以3.1版的以太網絡和光纖傳輸為主流，而及3.4版的PCIe和ASI傳輸則后勢可期。 

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，運用上較為狹隘，因此PICMG便在PCIe實體層上，再加入ASI的通訊協議，將應用擴大到系統與系統間的通溝。他指出，兩者搭配的結果，將可讓頻寬達到10GHz，對于未來IP多媒體次系統(Internet Protocol Multimedia Subsystem, IMS)的應用帶來寬廣的發揮空間。 

盡管工業計算機的相關規格均已轉換成PCIe的等級，然而由于工業計算機一般使用年限均可長達7年，而且客戶在考慮換機時，通常需要一年左右的測試期，因此目前PCIe在工業計算機的滲透率仍不高。高福遙也表示，尤其在Telecom市場方面，目前約70～80%的比例仍采用專屬型的解決方案，因此PCIe要進入Telecom市場挑戰仍相當大。不過，他認為，由于ATCA在成本及效能上均較專屬型方案具有優勢，再加上主要大廠強力推廣下，PCIe未來的應用潛力仍舊相當看好。 

PCIe瞄準消費性電子市場 

另一方面，幾乎所有技術都想覲覦的消費性電子市場大餅，也在相關業者的創意巧思下逐漸萌芽。Fox指出，PCIe高頻寬特性，非常適合運用于繪圖、數字影像、以太網絡與儲存的市場，而多重串流影像與高畫質電視(HDTV)，將是下一個備受矚目的應用模式。 

潘曉磊也表示，PCIe技術在消費性電子產品的發展主要在于高分辨率，且需要大量影音訊號傳輸的應用。目前已有業者采用FPGA平臺加上該公司PCIe的實體層，應用于接收高分辨率電視訊號的產品中。 

他指出，消費性電子產品如同計算機與通訊產業，內部的總線和外部的擴充均需要一個高速、穩定且標準的接口，目前看來以PCIe最被看好。若從3C(指計算機、通訊與消費性電子)融合的觀點來看，如果說計算機和通訊均已采用PCIe作為標準接口，那么消費性電子也將傾向采用同一種接口。 

不過，潘曉磊也強調，由于消費性電子產品的標準眾多，變動因素也大，因此PCIe如何與這些標準結合，將是其應用在消費性電子產品的最大挑戰。 

群雄競逐PCIe商機 

從個人計算機、工業計算機，到消費性電子，PCIe的市場商機儼然愈滾愈大，而不論IP供貨商、芯片業者，甚至板卡業者，也都開始全面動員。以接口技術硅智財(IP)供應的Rambus，即積極推廣其PCIe實體層IP。Fox表示，對芯片設計或系統設計而言，PCIe最大的挑戰包括了實體層的設計、訊號完整性(Signal Integrity)、芯片及電路板層級的高速訊號設計，以及兼容性測試等，若藉由已經驗證的實體層IP，則可加速業者的設計時程，降低開發風險。她指出，該公司目前已有全球50多個PCIe的授權成果，客戶領域遍及繪圖芯片、通訊、芯片組及儲存等相關業者。 

以切換芯片與橋接芯片為主要供應方案的Pericom，即是采用Rambus的IP來看開發PCIe相關的解決方案。李逸民表示，Pericom原本就長期專注于切換及橋接芯片市場，在取得Rambus IP的授權后，即在短時間內開發出一系列完整的PCIe解決方案，包括訊號切換、橋接芯片、訊號重驅動與頻率重驅動，以及封包切換芯片等。目前前兩者均已全面供應，而后兩款則已與客戶進行功能驗證中，預計今年下半年將推出。 

TI在PCIe市場則專注于接口設備所需的解決方案。潘曉磊表示，在短時間內，兼容于PCIe與傳統接口的橋接解決方案，較適合市場轉型的需要，因此該公司在PCIe市場成形之初，即運用自行開發的實體層，來開發PCIe橋接芯片產品，并與終端客戶保持密切的溝通，以確保技術處于領先的狀態。 

在USB接口擁有不錯研發成果的創惟科技，近來也致力朝向高速傳輸技術的研發，并已成功開出PCIe實體層與橋接芯片產品，展現堅強的技術實力。林志榮表示，該公司實體層芯片主要應用于FPGA原型系統與工業用及少量多樣的嵌入式產品市場；至于橋芯片則主要鎖定工業計算機、網絡與監控等應用領域。 

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，搶進PCIe切換/橋接芯片市場。三顧公司區域總經理汪啟華(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)產品市場，讓客戶原本的PCI接口同樣也可在PCIe的系統平臺上使用，如數字監控系統的影像擷取卡、服務器等應用。 

而主攻工業計算機市場的凌華科技，則已全面推出PCIe規格的新板卡，甚至舊有CompactPCI規格，也都推出升級至PCIe的版本。至于最新的ATCA 3.4版標準的產品，高福遙指出，由于該標準前不久才剛底定，目前凌華已與Stargen合作，采用該公司的PCIe to ASI橋接芯片進行原型產品的開發，預計今年第三季將可正式推出產品。 

PCIe普及指日可待 

整體而言，PCIe取代PCI是必然的趨勢，只是時間長短的問題。以目前的發展看來，計算機業界基本上已做好全面轉換的準備，通訊產業也已開始動作，而消費性電子產業雖然未具雛型，但已有業者開始注意此一趨勢。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，并在多媒體影音應用市場取得更好的發展利基。至于后續PCIe整體的進展速度，則有賴市場接受程度而定。 

李逸民認為，PCIe規格能否為市場接受，主要仍在相關芯片組、主機板與系統制造商的操作策略。因為消費者對價格的感受較效能來得敏銳，因此主要的制造業者若能降低價格，或許是引爆市場需求的一項關鍵。至于何時才算真正普及，潘曉磊認為，當中央處理單元、處理器、數字訊號處理器，以及芯片組等主控制芯片，均開始只提供PCIe的連接接口時，就代表PCIe的市場已完全成熟