jinnian金年会官方登录 Value 「V-by-OneⓇ」SerDes技術不僅可應用於液晶電視的領域, 在通訊/電腦/產業機器等高速jinnian金年会官方登录terface上都可以適用
2019.11.08
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THine Electronics開發了1lane的傳輸傳輸速度最大可達16 Gbit /秒（bps）的高速SerDes和Serial interface「V-by-OneⓇUS」技術。比上一代「V-by-OneⓇ HS」傳輸速度高出四倍之多。在8K解析度的液晶電視上,可做為Timing jinnian金年会官方登录roller IC與影像處理板的高速interface使用。但其應用產品不僅止於此。「V-by-One®US」中使用的物理層技術在通訊設備和電腦 設備上使用時,也可用作為連接A點和B點的高速interface技術。這次我們就對V-by-OneⓇ US的特徵及構成進行解說,說明在使用高速interface的其他用途上也能適用這一物理層技術的原因。
品牌形象的光和影
提到THine Electronics,給大家的印象大多是一間為液晶電視提供Digital interface 「 V-by-One Ⓡ HS」的半導體製造商。確立了這一企業形象並不是件壞事。從事液晶電視開發的電子設備製造商在考慮連接液晶時序控制器IC（T-jinnian金年会官方登录）與視頻處理板的interface時，腦中就會浮現「THine」這個公司以及「V-by-OneⓇ HS」這個品牌。
但另一方,這也會帶來不利的因素,會使人有「V-by-OneⓇ HS是液晶電視專用」的錯誤印象。因此,在連接機體或基板之間的連結高速Serial傳送以及通訊設備等用途上,人們就有可能遺漏「jinnian金年会官方登录」這個選項。
但另一方,這也會帶來不利的因素,會使人有「V-by-OneⓇ HS是液晶電視專用」的錯誤印象。因此,在連接機體或基板之間的連結高速Serial傳送以及通訊設備等用途上,人們就有可能遺漏「jinnian金年会官方登录」這個選項。
液晶電視是最初的目標市場
實際上V-by-OneⓇ HS是一種在液晶電視的jinnian金年会官方登录terface以外,還可用於各種用途的元件（圖1）。作為在A點到B點間傳送訊號的高速Serial jinnian金年会官方登录terface被應用於各種不同的用途。
從技術上來看,V-by-OneⓇHS只是一種單純的「 SerDes Chip」。而SerDes是結合Serijinnian金年会官方登录izer 與Deserijinnian金年会官方登录izer的技術用語。Serijinnian金年会官方登录izer將parjinnian金年会官方登录lel訊號轉換為Serijinnian金年会官方登录訊號，並使用一組訊號進行高速數據傳輸（圖2）。 然後，透過Deserijinnian金年会官方登录izer將接收到的數據從Serijinnian金年会官方登录訊號轉換回parjinnian金年会官方登录lel訊號。
jinnian金年会官方登录 Electronics早早地瞄準了持續急速擴大的高精細度液晶電視市場,量產了「液晶電視的標準規格品」的高速Serial interface V-by-OneⓇ HS系列產品。但其基本要素與半導體廠商為各種不同用途生產的SerDes chip是相同的。
確實在V-by-OneⓇ HS規格中,使用了在液晶電視機機體內所謂的R(Red)（0-9）、G（Grejinnian金年会官方登录）(0-9)、B(Blue)(0-9)」以及「Vsync、Hsync、De」這些連結T-CON與影像處理基板的TTL/CMOS 以及LVDS SerDes的Interface訊號名。但這只不過是設想到適用於液晶電視這一用途時採取的訊號名稱而已。在使用其他訊號名的通用高速Serial interface上也完全可以不用束縛於訊號名而靈活應用。（白皮書：參考自 普通數據通訊時V-by-One® HS的活用）
圖１ V-by-OneⓇ HS 應用示例
從技術上來看,V-by-OneⓇHS只是一種單純的「 SerDes Chip」。而SerDes是結合Serijinnian金年会官方登录izer 與Deserijinnian金年会官方登录izer的技術用語。Serijinnian金年会官方登录izer將parjinnian金年会官方登录lel訊號轉換為Serijinnian金年会官方登录訊號，並使用一組訊號進行高速數據傳輸（圖2）。 然後，透過Deserijinnian金年会官方登录izer將接收到的數據從Serijinnian金年会官方登录訊號轉換回parjinnian金年会官方登录lel訊號。
圖２ Serijinnian金年会官方登录izer與De-serijinnian金年会官方登录izer
jinnian金年会官方登录 Electronics早早地瞄準了持續急速擴大的高精細度液晶電視市場,量產了「液晶電視的標準規格品」的高速Serial interface V-by-OneⓇ HS系列產品。但其基本要素與半導體廠商為各種不同用途生產的SerDes chip是相同的。
確實在V-by-OneⓇ HS規格中,使用了在液晶電視機機體內所謂的R(Red)（0-9）、G（Grejinnian金年会官方登录）(0-9)、B(Blue)(0-9)」以及「Vsync、Hsync、De」這些連結T-CON與影像處理基板的TTL/CMOS 以及LVDS SerDes的Interface訊號名。但這只不過是設想到適用於液晶電視這一用途時採取的訊號名稱而已。在使用其他訊號名的通用高速Serial interface上也完全可以不用束縛於訊號名而靈活應用。（白皮書：參考自 普通數據通訊時V-by-One® HS的活用）
高畫質化也一併提高了傳輸速度
此外,還有一點不能忽視的是液晶電視的Digital jinnian金年会官方登录terface所具備的高速數據傳送速度。液晶電視的高畫質化正在加速進行,隨之相伴而來的jinnian金年会官方登录terface數據傳送速度的要求也急速提高。可具體分為高解析度化與高幀率（HFR）化、高動態範圍影像(HDR)化這三種,並且正同時進行。
其結果就使interface的數據傳送速度達到了一個極高的水平。譬如4K、60幀/秒、10bit RGB的影像訊號, V-by-OneⓇ HS所需的處理能力為24G bit /秒。V-by-OneⓇ HS是通過3G bit/秒×8 lane來實現這一高速interface的。「但用戶已無法滿足60幀/秒。例如在大螢幕觀看足球比賽轉播時, 60幀/秒會使足球看起來糊糊的,但120幀/秒就會很清晰,更能增加臨場感。」（jinnian金年会官方登录）。要實現4K、120幀/秒、10Bit・color時,處理能力就要達到兩倍的48G bit /秒。
此外,全世界正在開始轉向8K的解析度。在日本國內,NHK已經開始試播8K影像。8K的話V-by-OneⓇ HS在60幀/秒・10Bit・jinnian金年会官方登录lor時就要達到96 bit /秒的處理能力,120幀/秒・10Bit・jinnian金年会官方登录lor時則需要達到192GBit/秒。
其結果就使interface的數據傳送速度達到了一個極高的水平。譬如4K、60幀/秒、10bit RGB的影像訊號, V-by-OneⓇ HS所需的處理能力為24G bit /秒。V-by-OneⓇ HS是通過3G bit/秒×8 lane來實現這一高速interface的。「但用戶已無法滿足60幀/秒。例如在大螢幕觀看足球比賽轉播時, 60幀/秒會使足球看起來糊糊的,但120幀/秒就會很清晰,更能增加臨場感。」（jinnian金年会官方登录）。要實現4K、120幀/秒、10Bit・color時,處理能力就要達到兩倍的48G bit /秒。
此外,全世界正在開始轉向8K的解析度。在日本國內,NHK已經開始試播8K影像。8K的話V-by-OneⓇ HS在60幀/秒・10Bit・jinnian金年会官方登录lor時就要達到96 bit /秒的處理能力,120幀/秒・10Bit・jinnian金年会官方登录lor時則需要達到192GBit/秒。
已可對應16G bit /秒 x 16 lane
jinnian金年会官方登录 Electronics已經確立了對應8K、120幀的影像訊號方案。那就是V-by-OneⓇ HS的次世代版ー「V-by-OneⓇ US」。1lane可傳輸的最大資料速度可達相當於4倍的V-by-OneⓇ HS的16Gbit/秒。通過集結於16lane即可以處理8K，120幀/秒的影像訊號。此外，色深度在12Bit・color時1lane可達14.85GBit/秒、10Bit・color時為11.88GBit/秒。
也就是說這些事實意味著jinnian金年会官方登录 Electronics已經確立了16GBit/秒×16lane的通用interface技術。這種高速傳輸的物理層技術不光是在液晶電視的Digital interface上,在需要通過較長的線纜進行影像傳送以及在A點與B點間連接高速數據傳送的interface上也能直接運用。
也就是說這些事實意味著jinnian金年会官方登录 Electronics已經確立了16GBit/秒×16lane的通用interface技術。這種高速傳輸的物理層技術不光是在液晶電視的Digital interface上,在需要通過較長的線纜進行影像傳送以及在A點與B點間連接高速數據傳送的interface上也能直接運用。
活用FFE、CTLE、DFE
那麼V-by-OneⓇ US是使用怎樣的物理層技術來實現高速化的呢?基本上是通過使用在10～28Gbps帶寬的數據通訊用途的SerDes或Retimer（CDR）上普遍使用的複數訊號調節技術來實現的。發送迴路(Transmitter)上適用FFE（Feed-Forward Equalizer）、接收迴路(Receiver) 上適用DFE（Decision Feedback Equalizer）和CTLE（jinnian金年会官方登录inuous Time Linear Equalizer）（圖3）。
在此簡單的個別說明一下這些技術。Transmitter上使用的FFE包含De-emphasis和Pre-emphasis功能,但實際上是一種可以進行更細微的波形調整技術。在發送端就預先將會在傳送路徑中衰減的高周波成分進行增幅。具體而言,準備多個延遲(DelayBlock)的各Tap,在每個UI(Unit jinnian金年会官方登录terval)中用各Tap的任意係數（比率）將放大或衰減後的訊號在⊕部上相加並輸出(圖4) 。
這樣一來不光能加強波形,還能做出包括Preshoot在內的任意的發送波形,在接收端設定擴大眼圖的時間軸方向開口。
接收端的CTLE在日文中被稱為連続時間リニア・イコライザー(連續時間直線均衡器),是一種增幅並補償在傳輸路徑中丟失的高周波成分技術（圖5）。也就是說具有補償傳送路徑的Low pass filter特性的High pass filter 和Amplifier功能。
適用於Receiver端的另一種技術DFE則是一種消除接收端波形符號間干擾Jitter（ISI：Inter Symbol Interferjinnian金年会官方登录ce）的技術。與FFE相同,會在接收訊號內準備多個延遲訊號（Tap）(圖6) 。然後為了使收到的波形與理想波形間的誤差減到最小,在每個UI中求出各Tap的係數,再反饋到接收訊號中。這樣就能使由於受到Jitter影響而減低的訊號波形回到眼圖開口較大的狀態。
另外,CTLE和DFE間的角色劃分上來說,針對眼圖完全閉合的接收波形,首先使用CTLE處理後將眼圖打開到一定程度,之後在使用DFE進一步降低Jitter,使眼圖開口更為擴大。
圖3 發送迴路上適用FFE、接收迴路上適用CTLE和DFE的訊號調節技術
在此簡單的個別說明一下這些技術。Transmitter上使用的FFE包含De-emphasis和Pre-emphasis功能,但實際上是一種可以進行更細微的波形調整技術。在發送端就預先將會在傳送路徑中衰減的高周波成分進行增幅。具體而言,準備多個延遲(DelayBlock)的各Tap,在每個UI(Unit jinnian金年会官方登录terval)中用各Tap的任意係數（比率）將放大或衰減後的訊號在⊕部上相加並輸出(圖4) 。
圖4 FFE（Feed Forward Equjinnian金年会官方登录izer）的組成
這樣一來不光能加強波形,還能做出包括Preshoot在內的任意的發送波形,在接收端設定擴大眼圖的時間軸方向開口。
接收端的CTLE在日文中被稱為連続時間リニア・イコライザー(連續時間直線均衡器),是一種增幅並補償在傳輸路徑中丟失的高周波成分技術（圖5）。也就是說具有補償傳送路徑的Low pass filter特性的High pass filter 和Amplifier功能。
圖5 CTLE（jinnian金年会官方登录inuous Time Linear Equalizer）的組成
適用於Receiver端的另一種技術DFE則是一種消除接收端波形符號間干擾Jitter（ISI：Inter Symbol Interferjinnian金年会官方登录ce）的技術。與FFE相同,會在接收訊號內準備多個延遲訊號（Tap）(圖6) 。然後為了使收到的波形與理想波形間的誤差減到最小,在每個UI中求出各Tap的係數,再反饋到接收訊號中。這樣就能使由於受到Jitter影響而減低的訊號波形回到眼圖開口較大的狀態。
圖6 DFE（Decision Feedback Equjinnian金年会官方登录izer）的組成
另外,CTLE和DFE間的角色劃分上來說,針對眼圖完全閉合的接收波形,首先使用CTLE處理後將眼圖打開到一定程度,之後在使用DFE進一步降低Jitter,使眼圖開口更為擴大。
與FFC/各連接器製造商共同開發V-by-OneⓇ US傳送路徑
jinnian金年会官方登录 Electronics不僅致力於開發V-by-OneⓇ US chip上，也與高速Digital interface 傳送路徑(signal path)的Flexible flat cable（FFC）與連接器的製造商進行合作。與FFC廠商、連接器廠商一起致力於寬帶化的技術開發,已經確立了能將16GBit/秒×16lane的數據傳送1m以上的傳送迴路技術。
這一寬帶FFC使用的材料與構造是最合適的。材料上採用散逸因素（tanδ）與介電常數（εr）都很微小的材質,這樣一來能提高對基本的損耗的抗性,此外在迴路傳送的W（寬）・S（面積）・T（厚）的配置上（圖７）下足了功夫,將傳送損耗、反射損耗、Cross tjinnian金年会官方登录k都控制到最小。
在插座・連接器上也在沿用現用產品的形狀基礎,改善與基板焊接的部位、改善金屬部分、調整連接器內部配線長度等來確保阻抗值,降低高速時的訊號反射。
但是建構16GBit/秒×16lane的通用interface所面臨的課題仍然存在。這就是V-by-OneⓇ US chip和連接器實裝打印基板的設計。THine Electronics很難介入這一機板的設計,這是用戶方面需要進行的作業。THine Electronics認為: 「打印基板的材質與構造上會大幅影響到電力上的特性,所以必須注意布線圖,且控制各元件之間連接點的Impedance jinnian金年会官方登录rol也很重要。」
這一寬帶FFC使用的材料與構造是最合適的。材料上採用散逸因素（tanδ）與介電常數（εr）都很微小的材質,這樣一來能提高對基本的損耗的抗性,此外在迴路傳送的W（寬）・S（面積）・T（厚）的配置上（圖７）下足了功夫,將傳送損耗、反射損耗、Cross tjinnian金年会官方登录k都控制到最小。
圖7 對應16GBit/秒的FFC基本構造（雙面鍍銀型）
在插座・連接器上也在沿用現用產品的形狀基礎,改善與基板焊接的部位、改善金屬部分、調整連接器內部配線長度等來確保阻抗值,降低高速時的訊號反射。
但是建構16GBit/秒×16lane的通用interface所面臨的課題仍然存在。這就是V-by-OneⓇ US chip和連接器實裝打印基板的設計。THine Electronics很難介入這一機板的設計,這是用戶方面需要進行的作業。THine Electronics認為: 「打印基板的材質與構造上會大幅影響到電力上的特性,所以必須注意布線圖,且控制各元件之間連接點的Impedance jinnian金年会官方登录rol也很重要。」
著手開發次世代元件
現在jinnian金年会官方登录 Electronics正在致力開發比V-by-OneⓇ US的傳送速度還要大上很多的次世代所需的核心技術。通過擴充高速interface的產品陣容，希兾強化建立起「高速interface 的jinnian金年会官方登录」的企業形象。
傳送速度快的元件產品化會產生極大的衝擊。其理由有兩點:1、可以宣揚企業高超的技術能力,企業形象再加上高超的技術能力,會使企業在高速jinnian金年会官方登录terface市場上的知名度大幅提高。
另一個理由是潛在市場的規模更大。現今的通訊基礎設施市場和數據中心市場上更高傳送速度的jinnian金年会官方登录terface技術需求已經在提高。通訊基礎設施市場現在要求能對應5G(第五代),要求影像訊號等必須無延遲的傳送。數據中心市場上,對AI(人工智慧)處理器與CPU等的運算處理能力也日益精進,chip間的數據傳送也需具備很寬的帶寬已是趨勢。
大幅超越每lane16GBit/秒的元件實用化,有可能會是使我們的企業形象從「液晶電視的jinnian金年会官方登录」迎向「高速interface的jinnian金年会官方登录」的絕佳時機。
傳送速度快的元件產品化會產生極大的衝擊。其理由有兩點:1、可以宣揚企業高超的技術能力,企業形象再加上高超的技術能力,會使企業在高速jinnian金年会官方登录terface市場上的知名度大幅提高。
另一個理由是潛在市場的規模更大。現今的通訊基礎設施市場和數據中心市場上更高傳送速度的jinnian金年会官方登录terface技術需求已經在提高。通訊基礎設施市場現在要求能對應5G(第五代),要求影像訊號等必須無延遲的傳送。數據中心市場上,對AI(人工智慧)處理器與CPU等的運算處理能力也日益精進,chip間的數據傳送也需具備很寬的帶寬已是趨勢。
大幅超越每lane16GBit/秒的元件實用化,有可能會是使我們的企業形象從「液晶電視的jinnian金年会官方登录」迎向「高速interface的jinnian金年会官方登录」的絕佳時機。