HDwire取代LVDS技術詳釋

簡介

電視機的發展在過去15年來進步神速。諸如液晶顯示器(LCD)和電漿顯示器(plasma)等平面面板技術的出現，讓冷陰極管和背投影產品逐漸消失。屏幕尺寸快速增加而厚度卻越來越薄，讓電視機變成可以掛在墻上欣賞的藝術品。然而，不只是我們從外觀上可以觀察到的屏幕構造產生變化，內部的影像接口也不斷在改變。模擬已經被數字所取代，為使用者帶來一種難以匹敵的觀賞經驗。

當然，就跟每種新興技術一樣，消費者的需求遲早會超過系統能達到的性能。當影像格式和屏幕尺寸變大時，用來支持它們的頻寬也必須隨之增加。這就在現有的設計上增加了新的需求，一種越來越難滿足的需求。

TranSwitch推出HDwire進入這個具挑戰性的市場。以榮獲許多一級多媒體產品采用的先進智能財產權(IP)高速接口核心和集成電路(IC)聞名的TranSwitch,以突破電視機中的頻寬瓶頸為目標而研發了HDwire.

但是在我們探究這項最新的技術發展之前，讓我們先快速瀏覽一下我們到達目前發展程度的方式及原因。

電視技術的演進

約翰洛吉貝爾德(John Logie Baird) 在1925年首次展示行動影像的傳輸，這個突破性的進展被公認為是電視的首次真正展示。后續的幾十年間，這個系統無疑地有許多更精細的改進，包括廣播方式的進步，但電視的基礎仍然相同：接收一個模擬訊號然后顯示在玻璃屏幕上。彩色取代了黑白、背投影產品補足了冷陰極管(CRT)的不足、纜線和衛星變成傳輸的媒介，但是最終電視還是一臺模擬的顯示器。

所有的一切在1990年代中期全世界第一臺高分辨率平面電視出現之后發生了變化。使用電漿技術的新電視，厚度只有CRT的一小部分。緊接著很快出現新的接口技術，例如數字影像接口(DVI)和高分辨率多媒體界面(HDMI)，這些都預告了模擬電視轉變成數字電視的趨勢。

然而，這只是個開端。HDMI讓播放格式尺寸不斷增加的高分辨率影像可以在我們的家用娛樂系統上顯示。對頻寬的要求開始增加，現有電視構造的限制開始越加明顯。

平面電視構造

如果我們簡單看看平面電視的主要零件，將會發現：

- 顯示面板 (電漿、液晶顯示器、有機發光二極管)

- 時序控制器(Tcon)板，用來驅動面板

- 影像處理器板，上面有系統單芯片(SoC)IC.負責把自訊號源接收進來的信息流轉換成Tcon的正確格式。

- 電源供應模塊

圖1:一般平面電視拆解圖

當平面電視的尺寸還很小的時候，SoC和Tcon可以固定在同一塊印刷電路板(PCB)上。不過，當屏幕尺寸增加之后，繼續用一塊大型的PCB就變得太昂貴(也太重)，因而逐漸形成兩塊板子的解決方案。

當SoC和Tcon放在不同的PCB之后，就需要一種相互連接的技術來傳輸他們之間的訊號，在1990年代中期，電視制造商采用LVDS接口技術做為實際上的標準。

LVDS技術

LVDS(低電壓差分信號)是由國家半導體在1990年代初所研發的，于1996年首次使用在電視機中。16年后，它仍然是此項應用的主導技術。這項技術的真實名稱實際上是平面顯示器連結(FPD-Link)，但是因為它是LVDS的第一個大型應用，因此很多工程師將FPF-Link和LVDS做為同義詞使用。

LVDS被定義在ANSI/TIA/EIA-644-A標準中，這是由數據傳輸接口委員會TR30.2于1995

年發展的標準。它是低電壓、低功率的差分技術，主要使用在點對點和多點連接的接線驅動應用。此標準建議最大數據率655 Mbps,但最近推出的高速LVDS的限制已增加到大約1.2Gbps.

LVDS是設計為每個時脈可驅動7 個資料位。每5條資料信道就需要一條單獨的時鐘信道，而這就表示要增加大約16%的纜線固定成本。

LVDS及其擴充性

LVDS已經在業界盛行多年，近來分辨率和播放格式的進展已經導致頻寬增加不少。具有60Hz和120Hz更新頻率的電視已經在商店內販售，2012年的CES展甚至還陳列了4Kx2K的電視。因此，用來支持這些頻寬的LVDS線路的數目已增加頗多，導致電視制造商增加更多生產上的成本和復雜性。

隨著市場預估有較高更新頻率的電視出貨數目會穩定成長，LVDS的限制將變得更加明顯。成本壓力和工程限制將會迫使電視制造商尋求替代的解決方案。

圖2:60/120/240Hz電視出貨預估

HDwire-取代LVDS的終極方案

TranSwitch所研發的HDwire提供了一個可替代LVDS 的先進方案。HDwire使用進階的信

號技術，可以用低價且簡單的扁平電纜取代多條LVDS纜線。這項技術預計能以少量線材和更簡易的系統設計簡化面板的相互連接方式。

HDwire接口可包含多達12條、每一條可支持5.0Gpbs的順向信息信道，和可支持1.25/2.50Gpbs的可選用的反向數據信道。這個接口可以支持每個色彩12位、分辨率4K x 2K、更新頻率120Hz(53.5Gpbs)，以及每個色彩12位、分辨率8K x 4K、更新頻率30Hz(53.5Gpbs)的顯示面板。HDwire提供比其它技術更低的EMI,因此不只簡化系統設計還能降低成本。HDwire被設計為可透過FR4 FPCB、FFC軟排線和現有的標準纜線，在使用最低功耗、低位錯誤率(BER)的情況下即可讓超高速影像運作。

圖3:HDwire系統應用

當我們拿HDwireTM和LVDS解決方案相比，只需要一半頻寬(1080p、240Hz、 12位色彩產出、26.7Gbps)的HDwireTM接口，其簡單及具成本效益的優勢就變得更明顯了。