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高彈性與低功耗 嵌入式顯示晶片設計最佳化

  • DIGITIMES企劃
SM768顯示晶片提供4K超高解析度及低功耗的解決方案。

顯示器的支援一直是嵌入式領域重要功能,包括Thin Client、數位看板(Digital Signage)、工廠自動化...等系統,都需要一定程度的顯示技術,因此嵌入式市場向來不乏各類型顯示設備與相關元件,不過隨著市場的改變,傳統的嵌入式系統顯示晶片,已難以滿足系統廠商需求,現在的市場在功耗與彈性架構等方面,都有更高要求。

慧榮科技(Silicon Motion)顯示晶片產品行銷協理李祥賢指出,畫面顯示是嵌入式系統的主要功能,現行市場上USB Display的產品也多,不過目前這類型的顯示晶片產品,主要的運算多由系統中的CPU負責,由於顯示器的資料量龐大,對仍須處理其他輸出入數據的CPU來說,會造成相當高的負擔,不但有可能因此延遲整體系統的速度,功耗也會大幅提升。

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慧榮產品協理李祥賢表示,內容自我調整技術能大幅降低系統功耗並提升顯示效能。

要解決此一問題,可從顯示畫面的自我調整設計著手,李祥賢以慧榮科技的SM768晶片為例指出,SM768晶片導入了該公司的內容自我調整技術(Content Adaptive Technology;CAT),這類型技術是透過不同的壓縮/解壓縮方式,除了標準的Motion JPEG外,另外兩種則是慧榮科技自行開發的演算法,此技術會在不同演算法之間,進行動態切換,也就是依據畫面的內容,彈性調整處理模式。

此一技術的優點在於降低了20%~65%的CPU使用率,而由於所搭配的晶片與一般市場上多採用ASIC(特殊應用IC)不同,採用了系統單晶片(SoC),因此在彈性方面也有所強化,另外由於USB Display因需要壓縮/解壓縮的演算過程,CAT則直接將原始壓縮格式傳送到顯示晶片上進行解碼,不再像過去都由CPU負責。

SoC架構更具彈性

目前會有這類型需求的應用,主要以Docking station(擴充功能埠),用以連接筆記型電腦的週邊設備如螢幕、印表機、鍵盤等,另一種則是簡易的USB Dongle(外接傳輸器),用以外接多台螢幕或其他規格標準設備,擴張電腦的顯示能力,補足了以往PCIe介面無法支援的缺點。李祥賢進一步指出,過去多PCIe的設計必須將同等數量的CPU並列,且距離不能過遠,在此狀況下設計自然受限,透過USB或網路,則設計彈性會高出許多。

在升級方面,由於採用了SoC架構,內部已有一顆ARM的處理器,另外也內建了專用的解壓縮硬體,這些功能也保留了未來面對更高階析度內容升級空間,例如要處理4K影像,只要複製解壓縮單位,並不需要重新設計原本的ARM架構,即可滿足需求,而現行的ASIC作法要處理4K影像,則線路必須全部複製,在此狀況下,功耗勢必會成數倍成長,就此來看,SoC架構會是較佳設計方式。

雖然IT產業的顯示技術已日漸成熟,不過要跨足到嵌入式系統的顯示晶片設計仍然不易。李祥賢認為嵌入式系統的需求較為特殊,而且顯示晶片的設計經驗必須透過長年累積,他以慧榮科技為例指出,業界對該公司的認識多半為快閃記憶體控制晶片供應商,不過慧榮科技當初成立是以繪圖晶片起家,雖然後期快閃記憶體控制晶片佔出貨大宗,不過繪圖晶片未曾停止研發,這領域設計時常會碰到其他廠商的專利限制,慧榮科技在這部分則是以過去累積的龐大研發能量為後盾,未來則會持續深耕此領域,協助系統業者推出更高CP值的嵌入式產品。

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