數據在兩個設備之間傳輸或者同設備內部連接傳輸音視頻等高速信號數據時,需要有規范的傳輸協議。目前最主要的接口傳輸標準包括DP、eDP、HDMI、USB等。
DP、eDP協議作為高性能顯示領域的主流協議,在高清晰度、高傳輸速率方面優勢明顯,支持多種其他協議不具備的顯示功能(例如動態刷新率、多視頻流MST功能)、支持USB直插。DP協議兼容USB Type-C接口,接口形態向USB Type-C統一及接口傳輸速率不斷提高。
1、HDMI
HDMI:一種高速的音視頻信號傳輸標準,包括HDMI接收芯片及發送芯片。因為HDMI標準需要支付昂貴的專利費用,并且在更高速傳輸需求出現后存在技術實現難題,由VESA組織領導的眾多廠商希望推出技術性能更優并且更開放的標準,因此DP標準應運而生。
2、DP
DP:一種傳輸協議,在個人電腦廣泛應用。DP協議與其它傳輸協議(如 VGA,DVI,LVDS,HDMI,MIPI 等)進行信號轉換時需要使用Converter芯片。
3、Converter芯片
Converter芯片:在視頻顯示傳輸中用到的接口種類繁多,主要接口類型包括HDMI(推出于2002年)、DP(推出于2006年)、USB(推出于1996 年)等,而高清圖像、數據在不同接口或傳輸協議之間的轉換日益頻繁,催生對顯示接口轉換器的大量需求。
Converter芯片被廣泛應用于各類電子設備及相關配件產品中,以解決設備內部或設備間視頻協議接口不匹配的問題。VR/AR產品作為特殊應用場景下的電子產品,需要在小尺寸面板(2寸左右)上實現2K及以上的分辨率規格,且作為穿戴式產品,對其功耗(發熱)要求更加嚴苛。
協議轉換芯片可實現主流顯示接口間高效率、低能耗的信號轉化,是顯示接口轉換器的核心部件。Converter芯片涉及DP、HDMI、LVDS、VGA、MIPI等協議,主要應用領域是筆記本電腦、移動設備、VR/AR設備、汽車電子以及配件等。
Converter芯片主要玩家包括德州儀器、龍迅股份、硅谷數模和譜瑞。
MIPI轉DP的converter芯片廠商包括硅谷數模、德州儀器、譜瑞、龍迅等,其應用領域主要為筆記本、平板或其他需要高分辨率顯示的移動設備。MIPI協議是為移動設備和嵌入式系統制定的接口標準,其中MIPI DSI(Display Serial Interface),為顯示接口標準用于連接顯示屏幕。
MIPI D-PHY較于傳統LVDS具有更高數據傳輸量(帶寬)以及更少的配線數優勢,這使得MIPI D-PHY成為VR/AR 面板的主要通訊接口。
4、Repeater芯片
在個人電腦中傳統的數據傳輸標準是USB協議,自USB 3.0開始到現在,數據傳輸速率從5Gbps、10Gbps提升到20Gbps甚至更高,因此出現了確保信號在不同設備中的傳輸時不會發生信號衰減及丟失的需求,也就是Repeater芯片的需求出現了。
Repeater芯片:重定時器芯片,涉及USB和DP協議,應用領域主要是筆記本電腦、臺式電腦等高速數據接口、擴展塢、線纜等。當高速信號傳輸距離大于15cm,也就是端口與CPU之間距離大于15cm,需要重定時器芯片來提高信號強度。臺式機和服務器是重定時器芯片的主要使用場景。
隨著電子產品性能不斷提升,設備之間的數據傳輸速度也不斷提升,高速信號在通過電纜或印刷電路板時衰減現象愈加嚴重,信號的傳輸經常成為整個計算機體系的數據通信效率短板。為保證信號在CPU、GPU等高性能計算單元以及與周邊設備相互傳輸數據時保持信號完整,Repeater芯片不可或缺。
譜瑞、瑞昱、硅谷數模擁有全球Repeater芯片90%的市場份額,其中譜瑞的全球市場占有率接近40%,瑞昱、硅谷數模基本相當,瑞昱市占率約 27%,硅谷數模的市占率約25%。
5、USBType-C
USB Type-C:一種傳輸協議。由于消費者對電子產品中統一傳輸接口的需求,USB Type-C技術和標準的市占率快速提高。iPhone 15的數據線也改成了type-C。USB Type-C接口能夠滿足數據、視頻、音頻信號傳輸以及充電的需求。
USB Type-C接口已逐漸成為手機、筆記本電腦等產品的標配。2022年10月,歐洲通過法案規定,從2024年底開始,所有便攜智能設備新機都必須使用USB Type-C接口;從2026年起,筆記本電腦充電器也都將使用USB Type-C作為標準接口。USB Type-C接口的統一將為端口控制芯片帶來新的增長動力。
6、Controller芯片
Controller芯片:端口控制芯片,功能是控制接口及充電電壓電流識別。以 USB Type-C端口控制芯片為例,主要用于Type-C接口正反插識別和充電電壓電流協商,實現數據正常傳輸,避免電壓電流的不匹配,在筆記本電腦、Chromebook等便攜式產品中廣泛使用。Controller芯片還涉及PD協議,應用領域主要是筆記本電腦、臺式電腦、配件等。
賽普拉斯、TI具備行業先發優勢,建立了USB Type-C接口完整的產品組合,壟斷USB 3.2及以下標準全球市場份額的70%以上。其中,賽普拉斯的全球市場占有率常年保持在50%左右,位居行業首位。
7、汽車SerDes
高速SerDes:汽車智能化的不斷提高,汽車對于顯示、智能操控等方面的需求越來越類似于手機或電腦等設備,在汽車內部大量數據交互、高速數據傳輸的需求也在迅速提高。汽車SerDes可應用于車內顯示屏的顯示主控芯片,應用于傳感器、攝像頭與CPU之間的高速數據互傳的USB接口芯片等。
8、TCON芯片
LVDS協議:該標準于20世紀90年代推出,隨著顯示行業整體呈現出向超高清、低藍光、高刷新率、窄邊框等方向升級的趨勢,主處理器與面板之間的傳輸帶寬也需要極大的提升,傳統的LVDS傳輸協議已不能滿足高清顯示需要。而eDP協議標準于2008年推出,能夠在降低系統成本、功耗和尺寸的同時增加新的系統功能。
用戶對于屏幕分辨率要求的不斷提升,采用eDP接口協議的TCON芯片將成為主流趨勢。在筆電領域,全球eDP TCON芯片市場主要為譜瑞、聯詠、硅谷數模等。
當前,顯示行業整體呈現出向超高清、低藍光、高刷新率、窄邊框等方向升級。TCON芯片作為顯示器內部重要的有源元件,是顯示面板的主控芯片,也是高清顯示屏的中樞大腦。隨著用戶對于屏幕分辨率要求的不斷提升,采用eDP接口協議的TCON芯片將成為主流趨勢。全球eDP TCON芯片市場主要為譜瑞、聯詠、硅谷數模。
9、PD3.1快充協議
PD3.1是目前USB PD快充領域最先進的協議標準,它定義了最高可達240W可擴展功率范圍的充電能力。擴展功率范圍(EPR)意味著擴展充電能力,可大幅提高快充設備的充電功率,實現快速、安全充電;可使用PD 信息更新芯片固件(PDFU方式)是端口控制器固件升級標準,具備此功能使終端能安全可靠更新控制器固件,是中高端電腦產品必備功能。
內置 AUX/Debug Pin/SBU腳位多路復用開關,并集成供電電路控制開關 (VBus Load Switch)可以有效節省終端廠商的物料成本。
審核編輯:劉清
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原文標題:HDMI、Type-C、SerDes?、LVDS等協議及傳輸接口芯片
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