洪培麟

    自从储存技术迈入光信息储存时代，随着低价计算机、网际网络以及多媒体产业的兴起，光储存产品的市场规模进一步扩大，在未来影音资料的处理趋势下，储存在速度及容量上已有长远的突破，而主司资料读写及处理的光储存芯片市场，亦随之风起云涌。

    传统的光储存技术在记录密度愈来愈高时，多会面临讯号写入或读出的问题，如“光学绕射极限”（optical diffraction limit）的限制。目前包括CD及DVD在内的一般光学储存媒体，都是将光源经由透镜聚焦于记录层上来进行光学读或写的作用，属于远场光学的储存技术，而其可辨识出之记录点的大小，则会受到绕射极限（Diffraction Limit）的限制，若要有效地提升记录密度需缩小记录点大小，则必须使用短波长的光源；使用高折射系数的介质，或提升透镜的NA值。但无论如何，远场的光学记录方式仍会受到绕射极限的限制。

    至于近场光学的记录方式，主要在远小于所使用的工作波长的距离内来作记录，因为光的波动性质还未呈现出来，故近场光学记录是不受绕射极限限制的一种新的光学记录方法。近几年来的一些近场光学记录研发，除了各式近场光学探针读写的技术、固体浸入式镜头（SIL）的近场光驱之外，主要是超解析结构（Super-resolution optical near-field structure, Super-RENS）近场光盘片，此种技术可以用一般光驱的读写头，在记录层上写入或读出一个小于光学绕射极限尺寸的记录点，公认是超高密度奈米光学信息存储技术的一大突破。

    光储存产业概况

    在数字内容丰富化与高质化的趋势下，消费者对信息存取的需求也更快、更大，储存产品亦随之往高速度、大容量发展，全球储存产业的竞争也跟着研发技术的推进与生产制程的改良越趋白热化。

    而光储存的肇始主要是来自于光盘片及光驱的诞生，光驱是光学、机械、讯号处理系统与控制系统的整合。当激光束经过精密的光学系统，经由物镜聚焦在光盘片上形成很小的光点，这个小光点称为讯洞，以讯洞来记录讯号1，而平台则代表0，当读取讯号时，雷射光经过平台会反射回来，而经过讯洞时，反射光的强度减弱为原来的十分之一，这些不同强度的反射光经光检知器转出模拟讯号，再经数字化与译码转换，而得到光盘上的信息。

    光储存产业发展至今，已渐渐从CD为主的产品移转到以DVD为主的储存产品，其中又以只读型产品世代交替最为明显。只读型光盘片主要应用产品包括用于音乐欣赏的CD音乐片、DVD音乐片，观赏影片用的CD影碟与DVD影碟，以及使用在计算机程序软件的CD-ROM光盘片与DVD-ROM光盘片。从2002年市场看，仍以CD音乐片为只读型光盘片的出货大宗。因此，目前只读型光盘片市场仍是CD光盘片的天下。

    记录型光盘片市场成长是驱动光驱市场发展的主因，随着CD-RW烧录机的热卖，带动CD-R盘片需求强烈，但是价格的差异仍使得可重复写录的CD-RW盘片，短期内无法超越CD-R盘片。

    读取速度的终极追逐

    早期的光储存产业在读取速度的竞争往往关乎厂商当年度的表现，从CD到DVD对于倍速的追求皆然，不过两者间的倍速定义并不相同。CD的读取速度是以单位时间的传输档案大小为定义，而DVD则以单位档案大小的传输时间为基准。以一倍速为例，CD为每秒传输150KB的档案容量，而DVD则是传输一片4.7GB光盘片60分钟。

    信息用光驱的倍速发展可以用一日千里来形容，从早期的24倍数CD-ROM光驱，到48倍速推出后，一般多认为已达倍速极限，但是2002年厂商仍推出56倍速的CD-ROM光驱、在CD-R的速度也达52倍速，至于CD-RW达24倍速、DVD-ROM则有16倍速，纵观市场产品，目前多已处于倍速快速成长的末期，在读取速度上几已达到终极追逐点，套句行话“速度的读取已不如稳定性重要”，因此稳定性已逐渐成为消费者与厂商的诉求重点。至于DVD部分，Pioneer推出的DVD-R与DVD-RW分别为4倍速与2倍速机种，而Ricoh则有DVD+R与DVD+RW皆为2.4倍的DVD烧录机。

    DVD-ROM光驱将于4年内取代CD-ROM光驱

    只读型CD-ROM光驱，过去是个人计算机必备产品，但随着DVD产品的兴起，不论是在影音品质或是储存容量上，皆优于CD产品的表现，且其具向下兼容DVD-ROM的特性，使得DVD-ROM光驱的产量逐渐增加。再加上CD-ROM与DVD-ROM的价差已大幅缩小，随着未来对于储存资料的容量将是目前的数倍，甚至数十倍之差，一般预料DVD-ROM光驱可望在4年内全面将取代CD-ROM光驱。

    此外，预计在2004年推出的下一代Windows操作系统将搭载Mount Rainier，这项封包技术使在光盘片上烧录资料，如同在硬盘上存取资料般简单，使用者可利用档案总管将档案拖拉来拷贝资料，甚至直接删除，不需要再透过烧录软件。未来发展上，烧录机将逐渐成为信息用光驱的市场主流。

    光驱芯片组迈入战国时代

    与光学读取头、主轴马达并列为光驱三大关键零组件的光储存芯片组，其主要是做为光盘储存装置的控制协调核心，光驱之芯片组分为两大部分，一为前端芯片组，一为后端芯片组。前端芯片组又主要负责光机控制、资料解调与纠错至主计算机接口。其构成模块有前端放大器、数据读写信道、伺服控制器、信道解码器、微电脑接口控制器。而后端芯片组由于主司影音数据编解码，因此又称解码芯片（MPEG Decoder）。

    资料来源：工研院经资中心ITIS计划（2003/02）

    光储存芯片市场概况

    早期光驱产业在产业发展的初期，完全由欧美日系厂商所掌控，因此包括光储存芯片在内的各项主要零主件也顺理成章是由欧美日系厂商所控制，先天上技术能力的落差，使得下游包括台湾及韩国在内的系统整合业者备受局限。

    从台湾发展光储存芯片技术的过程来看，最早的源头是台湾工研院光电所，所发展的光驱两大关键零组件中的伺服（servo）芯片，联发科（MediaTek）的技术就是从光电所技术移转出来的。另一个与联发大约同时起步的是华邦，该公司所发展的则是另一个关键零组件MPEG II 解压缩（decoder）芯片，技术来自日本东芝。不过随着台湾在IC设计业的成长，使得台湾得以在光储存芯片市场逐渐占有一席之地。

    从台湾专业 IC 设计业者如联发科（MediaTek）、扬智（Ali）、其乐达（Cheertek）、凌阳（Sunplus）等积极地投入技转与研发，逐步切入 CD-ROM、DVD-ROM、DVD Player、CD-RW 及 Combo 等芯片组产品的量产，同时以价格优势、技术支持能力与服务效率等迅速攻城掠地，使得原来市场主要供应者从外商逐渐转移到台湾业者，包括 Hitac 、Matsushita、Oak、Philips、Ricoh、Sanyo、Sony、Toshiba 等业者逐渐淡出或转向专业高阶领域。

    由于看好光储存芯片产业的前景，这几年台湾许多IC设计业者纷纷先后进场布局。除了成名多年的联发之外，扬智（Ali）近年来也有不错的成绩。而除了威盛亦宣布切入此一市场外，属消费性电子IC业者的凌扬，以及华邦转投资成立的其乐达（Cheertek）也都野心勃勃。

    随着资源能量与产品策略的不同，台湾光储存芯片业者的发展领域亦各有差异，例如联发科主要抢攻信息用光储存芯片领域，陆续成为 CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW 与 Combo 等产品的全球主要供应者的地位，目前亦已完成 DVD Dual的开发。此外扬智、其乐达及凌阳等业者的消费性播放机芯片产品，因顺势切入中国大陆蓬勃发展的 VCD 与 DVD Player 的制造产业，占有率亦有上升。

    光盘技术的成熟与生产供给充裕，促使光驱与播放机的市场激烈竞争，往往产品价格、功能规格、操作品质就是竞争的核心。因此光储存芯片组业者除了必须提供价廉物美的产品外，产品技术的提升能力与时程，亦必须超越市场主流趋势；此外，当前光储存技术人才的严重短缺，多数光盘产品系统整合业者依赖芯片业者的技术支持日深，提供结合效率与能力的技术支持体系亦是业务开拓的重要关键。

    芯片市场将呈现战国群雄并起之局

    由于芯片组在技术及设计上皆已走向整合型芯片（SOC）发展，具有降低制造成本的市场优势。随着SOC技术的快速崛起，芯片组整合风气日盛，前端芯片颗数已由1996年的7～8颗，进步到2002年的单芯片。因此芯片组在未来发展上，除芯片功能的整合，前端光机技术与后端影音编码技术，也将朝整合的方向进行。

    此一趋势对台湾厂商相当有利，由于欧美系厂商如ESS、LSI、与Zoran，皆仅拥有单一端技术，因此未来在低阶市场上将逐步丧失竞争力，而技术全面的日系厂商如Toshiba、Sony、Matsushita等等，则需在行销与服务上加强，才可打入大陆市场，不过此点台湾厂商则已捷足先登。

    在欧美日系厂商逐渐丧失其优势后，台湾厂商则是乘胜追击。以往其乐达限于资源，只能发展消费性数字影音产品如DVD 播放机芯片组（DVD Servo/DSP、MPEG2 解码器）与 VCD 芯片组（RF、Servo、MPEG1、微控制器、TV Encoder、 Audio DAC），在光储存产品速度上落后，仅有 CD-ROM （Servo、解码器）芯片。

    随着其乐达，日前与美商橡华计算机（Oak Technology）签订并购意向书，其乐达将并购橡华旗下的光储存部门，即代表取得其相关技术、产品、人力与资源，经过6个月的移转整合期后，其在市场上的影响力将不可小觑，其产品线将由 DVD与VCD播放机芯片延伸至CD-RW、DVD ReWriter芯片，成为同时拥有Consumer与IT光储存技术的IC设计公司。该公司已规划于2003年第三季将推出52倍速的CD-RW单芯片，第四季或明年第一季则会推出 DVD Combo单芯片。

    除了其乐达的战力倍增，原已切入市场多时的其它业者更是加速产品研发及推出的脚步，目前扬智与VIA的CD-RW芯片组与联发科MediaTek的DVD-Dual芯片组均将于2003年第二季后陆续量产，因此预期2003年下半年光储存芯片组市场无疑已迈入战国纷战之局。

    2005年时光储存市场将扩大至400亿美元

    2003年全球包括光驱和光盘片的市场约有374亿美元，其中DVD播放机因为大放异彩，成为成长幅度最大的部分，至于属光储存媒媒的光盘片部分，仍以CD-R为大宗，一般预期在2005年时，光储存市场可扩大至400亿美元。

    若再分析个别成长情况，根据IT IS统计资料指出，全球只读型CD光盘片市场需求在2001年为59.59亿片，2002年为64.7亿片，2003年则估计约达67.65亿片，成长幅度约仅4.5%，显示其成长已经开始趋缓。不过，一般预料在2005年时只读型CD将达到需求的高峰，约69.43亿片的需求，从2006年后受到DVD光盘片及可覆写产品的冲击，其需求量将逐年衰退，并减少至68.72亿片。

    至于即将取代CD的DVD光盘片，在2001年需求达到4.24亿片，2002年即成长至7.59亿片，2003年则估计全球的需求量约在13.24亿片上下，呈现世代交替前惯有的倍数成长。IT IS预估，到了2004年DVD光盘片将可望突破20亿片，一举达到21.35亿片的需求，至于从2006年后CD光盘片开始衰退，DVD光盘片则将大幅增加到38.23亿片，呈现取代CD光盘片的趋势。

    此外，根据日本Fujiwara及美国SCCG两大研究机构指出，2003年全球CD-R需求量为93亿片，而DVD达7亿片，估计2003年CD-R成长至108亿片，DVD则倍增至15亿片，虽然预估数字有所差异，但世代交替的趋势判断并无二致。

    台湾光驱光盘片产量全球居冠

    10月底“世界经济论坛 (WEF)”公布台湾总体竞争力为亚洲第一，全球排名位居第五。目前台湾CD-ROM光驱及CD-R光盘片产量均为世界第一，而 DVD-ROM/Video等光驱及光盘片产量亦快速增加，将在全球光储存舞台占极高比重。

    就供给角度而言，台湾与日本是目前全球CD-R光盘片的两大生产地，但日本的研发费用及人力成本高出台湾许多，竞争力相形逊色，导致台湾业者的全球市场占有率逐步提升至80%以上，其中输往欧美比重达60%以上。

    在全球CD-R及 DVD-R光盘片需求持续成长之际，虽然日本业者亦小幅扩充产能，但台湾扩充的幅度更大，随着随日本逐步释出产能后，台湾业者最大的竞争压力反而是台湾的同业，经过近两三年CD-R业的洗盘后，中小厂商陆续关厂，尤其 DVD方面进入障碍高，台湾只有大厂有能力量产，也使得 DVD成为业者相当看好的下一世代产品。全球光驱及光盘片需求庞大，台湾在CD-R全球市占率为80%，高毛利的DVD全球市占率更高达 90%，因此台湾光储存产业在全球具有举足轻重的地位。

    根据MIC 估计，台湾光储存产业2003年第一季仍维持2002年第四季的成长趋势，达到2200 万余台，较去年第四季成长 3.1%，以机种类别分析，CD-ROM 与 CD-RW 占台湾光储存产业最大的比重，分别为 32%及 36%，其次是 DVD-ROM 占 22%。

    值得注意的是，随着桌上型与笔记型计算机配备 DVD 烧录器的比例不断攀升，台湾厂商积极规划的 Combo 与 DVD 烧录器机种将陆续开出，预料可在带动整体光驱产业的成长。另外，根据“台湾信息储存技术协会”的预估，目前台湾光储存产业产值在2002年已达新台币2100亿元，该协会更预估在2008年时台湾光储存产业的产值将可突破 1兆元，成为台湾推动半导体及LCD“二兆双星产业”外，最具发展潜力的产业。

    台湾与全球光驱出货数比较(HH+Slim)     　　　                              单位：万台

    台湾厂商期望未来能向国外收取专利权利金

    虽然台湾厂商在光储存产业已有极大的成就，但在光驱及光盘片的专利权利金问题上，仍是最大的困境。由于CD及 DVD系列在国际主要规格确定后，台湾厂商才进入量产，主要的专利大都掌握在欧洲飞利浦及日厂的手中，因此 CD/DVD系列的光驱或光盘片，台湾厂商都受到高额权利金压缩获利空间。

    而飞利浦公司于2002年 6月24日向美国国际贸易委员会 (ITC)请求调查19家CD-R及 CD-RW制造及销售业者侵害其六项专利权，要求颁发永久禁制令，阻止所有侵害六件专利的CD-R及 CD-RW产品进入美国，并要求被告停止相关销售或贩卖的行为，则是业者普遍面临专利的问题。

    所幸，美国 ITC 行政法官 SidneyHarris于2003年10月24日初步判定飞利浦公司（US Philips Corporation）对国硕、巨擘等19家业者所提起 ITC程序败诉。飞利浦公司被判其行为构成美国专利法上的权利滥用，透过这次判决也肯定2001年 1月公平交易委员会对荷商飞利浦、日商索尼、日商太阳诱电三家公司违反公平法判决的正确性，而 ITC对飞利浦权利滥用的判决，对台湾光盘制造业者是一剂强心针。

    除法律途径后，近年来台湾厂商也积极透过 DVD联谊会与前瞻光储存研发联盟协助厂商处理智权议题，2003年10月15日新成立的台湾信息储存技术协会，未来将对厂商具有更大帮助，除让厂商期待尽早摆脱支付高额权利金的压力外，也可在工研院及产业界的努力下，让台湾在先进的光储存专利已累计上百件之中，可主动出击，向国外厂商收取专利权利金。

    下一世代光储存产品－蓝光DVD

    未来继DVD产品之后，HD-DVD 将成为下一代光储存主流产品。由于全球数字电视的市场规模将在2006年达到3,330百万台的市场规模，再加上数字电视透过编码、调变与显示技术的改变，可传输较传统模拟电视信息量更大的高画质节目，使得录制节目的容量需求也加大，1小时的数字高解析电视节目（HDTV），或6小时左右的标准电视节目（SDTV），大约需有15GB的容量空间。且传输速率上，高解析画质电视节目的传输速度约为25～30Mbps，DVC为25Mbps，D-VHS传输28Mbps的HS信号、14Mbps的SD信号，标准画质电视节目的传输速度为4.6Mbps。目前4.7GB、传输速率11Mbps的DVD将不敷使用。因此业者早已寄望于下一代、容量更大、传输速度更快的HD-DVD产品。

    蓝光DVD开发的目的，主要在于因应录制高画质电视节目需求，因此在容量上有相当大幅的提升-，单面单层容量皆在20GB以上。蓝光DVD利用缩短读取头雷射光波长（405nm）、提高数值孔径（0.85）的技术，可以让容量提升至20甚至是23GB，较现今的DVD产品高出许多。以光储存产品12年替换周期而言，蓝光DVD成熟点在2006年左右，不过日本各光储存设备大厂为抢得市场先机，已有多款蓝光DVD产品问世，然而与目前DVD产业所面临的困境一般，蓝光DVD亦出现三大阵营的规格，包括为Bluray Disk、AOD，以及台湾提出的HD-DVD 1及HD-DVD 2格式。

    由Sony、Philps、LG、Thomson等9家厂商统一推动的新一代的DVD规格，已命名为Blue-Ray Disc，此新一代的高密度数字光盘规格计划将取代现有的DVD规格。其储存容量为27 GB，是现今DVD的6倍，由于其可向下兼容，因此将可解决目前DVD烧录机规程不统一的问题。

    支持Bluray Disk的厂商，包括Sony、Pionner、Philips、Sharp、Hitachi、Samsung、LG 、Thomson等日、韩、欧的大厂，其阵容相当完整。不过AOD则有NEC、Toshiba的支持。由于Bluray Disk支持厂商多，在产品开发的进度也较AOD更快。但是在2002年日本Ceatec展览中，AOD推出的雏型产品却又修正Bluray Disk的问题，成为可向下兼容红光雷射的光储存产品。

    至于台湾方面，台湾工研院亦推出HD-DVD规格，而背后则是台湾各大厂商共同支持，成为对于蓝光DVD全球最先提出规格的三个阵营之一，日前工研院光电所更结合全球最大光盘片制造商铼德在内的台湾27家厂商，组成“台湾前瞻光储存研发联盟”共同发表蓝光HD-DVD新规格，成为进军国际的筹码。虽然如此，但三大规格目前商品化贩售的产品仍在少数。工研院与铼德虽未有蓝光技术商品上市，但已获WG-11（DVD Forum Working Group-11）选为对规格制定有贡献的单位，未来可望快速导入量能。