因應4K/8K極畫質顯示的終極LVDS取代方案

美商傳威(TranSwitch)高速互連事業處處長林銘賢。

美商傳威(TranSwitch)高速互連事業處處長林銘賢，提到早期LCD面板使用類比RGB或較早期數位R/G/B的TTL平行化介面技術，自1994年美國國家半導體(NS)開發出LVDS技術後，廣為電視機與面板廠所採用至今。

林銘賢進一步指出LVDS技術的限制，以1080p高畫質液晶電視為例，在1080p-60Hz規格下，連接TV SoC主板與Panel Tcon 需要2個LVDS通道，到1080p-120Hz時，無論MEMC FRC元件置於TV SoC主板或Panel Tcon 板，LVDS排線╱通道數量需倍增至4個，若繼續提高至1080p-240Hz、4Kx2K解析度或更高更新頻率時，則需8個甚至到12個通道才能應付，這帶來功耗、成本與EMI等問題。

數位顯示介面演進趨勢與LVDS技術的限制

隨著未來電視螢幕解析度、更新頻率等規格越來越高，LVDS已無法符合新世代傳輸所需，也因此IT及電視製造業者提出像日本Thine公司V-by-One技術，以及由Intel/AMD/ Nivida及Apple…等多家業者聯合提出的VESA Embedded DP (VESA eDP)技術；至於之前VESA Internal DP(iDP)技術由意法(ST)與LG所力推，由於規格久未更新，目前已經乏人採用。

林銘賢先介紹日本Thine發表的V-by-One HS技術，它由1到8組信號配對組合，每組訊號採3.75Gbps傳輸速率，總體訊號線輸出從4pin到18pin左右，最大顯示能力為10bit色彩4Kx2K解析度@60Hz；同時當解析度、更新頻率再提高上去，則仍需要用兩個V-by-One控制器配對。

至於VESA eDP技術已發表到規格v1.3，採1到4組訊號配對，每組訊號為5.4Gbps並採取封包式類比電壓內嵌時脈訊號的配對方式，當展示靜態畫面╱簡報檔時，CPU可進入關機模式而純粹由面板自行刷新螢幕，總訊號線數從5pin到11pin，最大顯示能力為8bit色彩4Kx2K解析度@60Hz，但V-by-One HS與VESA eDP兩者都沒考慮到像Reverse Data Channel(反饋資料通道)的設計。

低成本、跟既有LVDS線路架構相容的HDwire技術

林銘賢介紹HDwire是傳威與韓國大廠共同開發的終極LVDS取代方案。由最多12組5.0Gbps資料訊號線配對，總傳輸頻寬達到60Gbps，它支援到4Kx2K以及未來8Kx4K解析度液晶螢幕規格，以及提供高清攝影鏡頭、麥克風與觸控螢幕資料回傳所需的2.5Gbps反饋傳輸通路；支援FR4 FPCB、FFC扁平可撓纜線和非遮罩雙絞線(UTP)並採取PAM-4訊號調變技術，可降低電磁干擾；並沿用目前的LVDS線路架構，提供更優質、更高速的影像傳輸效果並降低整體系統成本。

在8位元色彩、解析度4K*2K@60Hz下總傳輸速率為17.82Gbps，需要8個LVDS通道，而eDP、V-by-One與HDwire都僅需1組線路；到10位元色彩、解析度4Kx2K@60Hz下總傳輸速度為22.28Gbps，僅V-by-One以及HDwire可以支援，LVDS一樣是8個通道；到12位元色彩、解析度4Kx2K且更新頻率60Hz下總傳輸速度為26.73Gbps，HDwire仍能游刃有餘，而LVDS則需要12個LVDS通道，他指出HDwire的頻寬上限，可支援到12位元色彩、解析度8Kx2K@30Hz。
林銘賢指出若以相同4Kx2K DTV製造規格下，由於LVDS介面已整合到SoC晶片內，單純使用LVDS介面需用到8個連結頭與4條FFC纜線，總成本為14美元；若採取TV Soc Board與TCon各自使用HDwire橋接晶片，則需2個連結頭、1條FFC纜線及額外2顆HDwire橋接晶片，總成本為7.5美元；如果數位電視Soc與Tcon已直接整合HDwire介面，加總2個連結頭與1條FFC纜線的費用，其總成本僅為2.5美元。

HDwire實機展示與技術授權推廣進度

就目前HDwire技術的推廣進度，林銘賢表示傳威正集結眾多面板與電視製造業者成立專屬產業聯盟，以便及早著手為下一代的高畫質電視訂定所需的標準傳輸介面規格。以TSMC 65nm GP製程設計的HDwire Tx & Rx測試晶片已準備提供技術展示。而傳威在CES 2012的會場中，實機展示以4個1920x1080p LED TV合併顯示原始4Kx2K視訊的模擬環境，以及播放HDwire技術的介紹影片。

對於有興趣合作的業者，除了實機展示部份需親自蒞臨位於以色列的研發實驗室以外，美商傳威也預計將在COMPUTEX 2012展覽期間進行實機展示。HDwire to LVDS橋接IC樣品，預計可在今年第四季完成，2013年初開始量產。至於Dwire Tx & Rx IP智財核心，已經開始可授權給相關IC設計業者。
另外林銘賢也介紹了美商傳威其他應用產品，像HDwire轉LVDS橋接晶片，作為目前LVDS相關線路、排線架構下的中間方案。同時在目前3D矽晶堆節技術下，採數位＋類比混合製程的SoC晶片中，HDwire可以授權將HDwire IP內建於隸屬於類比訊號的矽晶片層，以HDwire訊號線直接對外連通到類比訊號輸入源，進一步降低整體SoC的封裝腳位數。

該公司也評估以HDwire技術可傳輸1~3米距離的特性，可做為連接數位電視以及衛星STB機上盒、藍光影碟機、PVR個人錄影裝置、音響放大器等週邊，甚至將TV主機系統設計成分離式的盒子，以HDwire直接連接到面板，日後可升級TV主機盒來升級整個電視系統。