第四章 GPS 產業研究
第四節 GPS 產業的未來發展趨勢與市場展望
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心競爭力並建立產品差異化 (PND, GPS 內建 PDA) 以提高附加價 值。
長天科技 (3431) 自創立初期即以 GPS 相關產品為主要營運 核心，經營團隊以 GPS 技術研發為主，在 GPS 信號處理與產品 開發領域有其獨到之處。其 Holux 品牌的 GPS 接收器在國內外均 具有相當的知名度與市佔率，長天科技並且是台灣最早開發出單機 手持式 GPS (Handheld GPS) 產品的廠商，目前加緊車用導航系統與 PND 等產品的開發時程。
第四節 GPS產業的未來發展趨勢與市場展望
在第二節中，已經介紹了目前 GPS 產業中的過去概況，接下來 將於本節說明 GPS 產業的未來發展趨勢與市場展望，因為 GPS 已 經濃縮成單一晶片,所以本文後續之研究與分析將以 GPS 晶片為主。
壹、 GPS晶片的發展趨勢與市場展望
拓墣產業研究所 (TRI) 估，GPS 在 2009 年產量將突破 2 億 8,000 萬組，GPS 晶片平均價格在 GPS 手機晶片 4 美元以下，
GPS 車用晶片 3.5 美元。GPS 產品在應用端的功能未來將朝向標
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準配備，整個 GPS 產業未來仍持續穩定成長。
GPS 裝置在 2004 年開始量化之後，搭配電子硬體終端應用 日趨成熟，且晶片技術效能提升及軟體應用功能多元，TRI 估計在 2010 年 GPS 市場產值會突破 14 億美元，未來因晶片價格及大量 規模因素，即使出貨量持續提升但產值營收有限，建議 GPS 產業 應保持晶片技術更多元、提升價格以維持高競爭力。
圖 4- 4 2007～2012 年全球 GPS 晶片市場規模 資料來源：拓樸研究所(TRI)
貳、 GPS 手機晶片於亞洲地區成長動能強勁
目前 GPS 設備在大部分地區仍不算是主流應用產品。美國 其於 Emergency 911 (E911) 的要求，所以具有一定的市場比重。2008
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營運商推動 A-GPS 帶動市場。2009 年因北美地區市場日趨飽和及 亞洲地區的銷售增加，預測佔全球總銷售額的 45%。
在西歐地區，GPS 的銷售將增長超過 1,300 萬台，佔全球總 銷售額的 7%。由於 Nokia 推動其智慧型手機都將包含 GPS 系 統，約佔 5 成左右，這樣的趨勢將持續到 2012 年，歐洲所有的智 慧型手機將建置 GPS 功能。
南韓因 LBS 服務的使用人數提升，以及北京 Gypsii 建置的 LBS 服務平台，帶動 GPS 的大幅成長。未來亞洲也會是 GPS 最 大銷售區域市場，預測在 2012 年市佔比可達 35%。亞洲地區尤以 中國市場最為重要，未來的成長幅度極高，相較北美及歐洲地區突 破性的成長空間較小。
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圖 4- 5 2007～2012 年全球 GPS 手機晶片產能發展趨勢 資料來源：拓樸研究所(TRI)
參、 GPS 成長聚焦點－Smart Phone 之應用
由圖 4-6 可看出 GPS 終端應用產品的趨勢，主要應用仍然以 GPS 手機為主，在未來趨勢將走向逐漸瓜分 PND 的市佔比。導航 裝置安裝在汽車中控台的方式稱為 In-Dash，預估車用 In-Dash 的 導航裝置未來仍能維持一定佔比。分析 PND 的市佔比將因為手機 的功能更趨多元化，而 GPS 功能在未來也將成為手機的標準配備 而逐漸取代 PND。由於 In-Dash 的價格較 PND 高，TRI 預測成
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圖 4- 6 2007～2012 年全球 GPS 晶片應用市場發展趨勢 資料來源：拓樸研究所(TRI)
肆、 全球 GPS 晶片技術/規格發展趨勢
一、 GPS 晶片朝向高整合性及單晶片化發展
GPS 關鍵零組件主要包含接收訊號的射頻 (Radio
Frequency，RF)、負責訊號處理的基頻 (Baseband) 及接收處理訊號 的處理器 (CPU) 三大單元。而 GPS IC 業者多將功率放大器、調 節器、濾波器、鎖相環 (PLL) 頻率同步器與振盪器整合到 RF 晶 片上，並將中央處理器、記憶體、電源管理與時脈機制整合到
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Baseband 晶片上。
由於 GPS 訊號頻率相當高( 1,575.42MHz )，且來自距離 地面 2 萬 200 公里的衛星，訊號相當微弱，因此當天線接收訊號之 後，經過一連串訊號放大、過濾雜訊、降頻等過程，此段一般即稱 為 RF front end。經過 RF 之後，訊號進入 Baseband 處理部分，將 前段取樣的數位訊號經過運算、輸出，以便於使用者介面使用，其 中 GPS Baseband 晶片即為這個部分的核心元件，負責位址座標定 位訊號的處理。目前 GPS 晶片技術發展趨勢是透過整合，將雙晶片 利用 SoC (System on Chip) 或 SiP (System in a Package) 的方式，
期望得到單位面積更小、運算能力更快、成本更低，並希望再加入 Wi-Fi、FM 廣播、視訊等多媒體功能，甚至能夠同時接收處理不同 定位系統之訊號。
二、 GPS 晶片技術之解決方案 (Total Solution)
GPS 晶片技術所使用的解決方案與產業動態發展相關，以下介 紹三大主流 GPS 晶片技術，並整理如表 4-2，敘述各大廠之使用策 略及優缺點比較，根據 TRI 整理，目前 GPS 晶片的運算設計共有 以下解決方案：
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(一) Stand－Alone
GPS 晶片組包括天線、RF、Baseband，獨立的晶片型態，可以 完成從天線接收到高頻訊號，經過濾波處理輸出定位資料，經過 CPU 運算資料輸出。
優點在於其為獨立的 GPS 晶片模組，只需要單獨驗證 GPS 功能即可過關核可使用，並且完整的處理 GPS 訊號，因此應用產 品上幾乎沒有限制，可以隨意搭載裝置於手機或 PND 的晶片組即 可執行功能。因其能夠處理大部分 GPS 定位工作，而能使用簡單 的介面與主處理器整合相容性高。
相對其缺點，GPS 晶片模組之 CPU 運算效能，雖不需另外消 耗所搭載產品的 CPU 效率，但若要處理大量圖資的導航功能所需 反應時間長，容易浪費處理資源使效率速度過慢。另外，因為元件 建構完整，因此成本價格較高。而在進行演算程式時通常需要唯讀 記憶體 (ROM)，則須利用 SiP/SoC 進行封裝完成，造成體積過大 且製造成本也較高。
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(二) Host－Based
所謂的 GPS 晶片組架構，是將射頻前端 RF 與 GPS 的類 比、數位 Baseband 整合於單顆晶片當中，至於後續相關的演算法 如訊號的處理及追蹤，則交由所搭載的手機或 PND 主要的中央 處理器－手機基頻 (Phone’s Baseband) 進行處理。而 GPS 晶片與 主處理器之間，則利用標準的序列 I/O 協定專屬的雙向介面進行運 作。
優點在於其將導航功能交付主處理器，因此能減少 GPS 晶片 組的體積和成本(約 10～20%)，而所專注的 GPS 功能，也能夠根 據設備業者所需客製化；缺點是 GPS 晶片及主處理器之間的介面 整合不易，兩者之間的溝通訊號介面複雜，需要開發時程。
聯發科過去專精於手機基頻的設計，利用 Host－Based 模式，
使 GPS 晶片 (MT 3328) 單純處理訊號不需處理圖資，系統整合將 GPS 功能附加至手機模組，以 Turn－Key 的策略增加手機基頻及 GPS 晶片產能。此不同於以往 Qualcomm 模式，直接將兩個晶片 整合為一，而是以雙向模式進行。
Broadcomm 的 BCM 4750 也是代表產品之ㄧ，u-Blox 的單晶
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片方案 UBX G5010 目前計劃導入中國手機業者龍旗之 GPS 手機 以往專注於 Stand－Alone 式的 GPS 晶片大廠 SiRF，為了進一步 搶攻手機市場，計劃推出以 Host－Based 式的 GPS 晶片組。
SiRF Star III GSD3tw 即整合 GPS 射頻前端與藍芽功能的 SiRF Link III，而目前 GSD3tw 已經通過手機製造商的驗證，並 受到手機及 PND 市場的主要客戶採用，目前已經進入量產階段。
(三) Software－Only
GPS 接受器 RF 晶片組只需要負責載波頻率的降頻轉換及類 比數位工作，但是在類比轉數位 (ADC) 元件和主處理器之間，則 使用高速的序列數據介面。軟體設計的優勢在於彈性較大，其利用 主處理器來進行所有原本屬於 GPS 基頻硬體的功能，因此需要消 耗搭載應用產品基頻大量的運算資源。
優點在於搭配處理元件只需要 RF 射頻，能夠減少一顆 GPS 基頻晶片的空間及成本，因此晶片價格成本最低；缺點是會消耗大 量處理器的運算資源，所搭載之處理器效能所需效率及資源較高，
因此較不適用於低階手機。軟體化 GPS 最大目的，在於降低 GPS 晶片組的成本及整體功耗，使未來可攜式裝置的產品應用更多元。
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晶片形式 Stand-Alone Host-Based Software-Only 圖示
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、u-Blox、Atmel
Qualcomm、MTK SiGe、TI、
Infineon、 NXP、
Broadcom /
Garmin TomTom、Mio CSR
優缺點
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三、 各 GPS 系統及規格比較
格洛納斯系統又稱 Glonass 全球導航衛星系統是由俄羅斯研發 的衛星導航系統，類似於美國的全球定位系統及歐盟的伽利略定位 系統、中國的北斗衛星定位系統。該系統由俄羅斯政府運作。
Glonass 系統由衛星、地面測控站和用戶設備三部分組成，系統 由 21 顆工作衛星和 3 顆備份衛星組成，分布於 3 個軌道平面上，
每個軌道面有 8 顆衛星，軌道高度 1 萬 9000 公里，運行周期 11 小 時 15 分。Glonass 系統於 20 世紀 70 年代開始研製，1982 年發射首 顆衛星入軌。但由於太空撥款不足，該系統部分衛星一度老化，最 嚴重曾只剩 6 顆衛星運行。2003 年 12 月，由俄國應用力學科研生 產聯合公司研製的新一代衛星交付聯邦太空局和國防部試用，為 2008 年全面更新 Glonass 系統作準備。在技術方面，Glonass 系統的 抗干擾能力比 GPS 要好，但其單點定位精確度不及 GPS 系統。2004 年，印度和俄羅斯簽署了《關於和平利用俄全球導航衛星系統的長 期合作協議》，正式加入了 Glonass 系統，計劃聯合發射 18 顆導航 衛星，到 2010 年 10 月俄羅斯政府已經補齊了該系統需要的 24 顆衛 星。
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System），是中國研發的衛星導航系統，包括北斗一號和北斗二號的 2 代系統。北斗一號是一個已投入使用的區域性衛星導航系統，北 斗二號則是一個正在建設中的全球衛星導航系統。北斗一號由三顆
（兩顆工作衛星、一顆備用衛星）北斗定位衛星、地面控制中心為 主的地面部分、與北斗用戶終端三部分組成。北斗衛星導航定位系 統可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務。定位精度可 達數十奈秒的同步精度，其理論精度與 GPS 相當，但由於 GPS 已
（兩顆工作衛星、一顆備用衛星）北斗定位衛星、地面控制中心為 主的地面部分、與北斗用戶終端三部分組成。北斗衛星導航定位系 統可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務。定位精度可 達數十奈秒的同步精度，其理論精度與 GPS 相當，但由於 GPS 已