HDMI、Type-C、SerDes?、LVDS等協(xié)議及傳輸接口芯片解析

數(shù)據(jù)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸或者同設(shè)備內(nèi)部連接傳輸音視頻等高速信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，需要有規(guī)范的傳輸協(xié)議。目前最主要的接口傳輸標(biāo)準(zhǔn)包括DP、eDP、HDMI、USB等。

DP、eDP協(xié)議作為高性能顯示領(lǐng)域的主流協(xié)議，在高清晰度、高傳輸速率方面優(yōu)勢(shì)明顯，支持多種其他協(xié)議不具備的顯示功能（例如動(dòng)態(tài)刷新率、多視頻流MST功能）、支持USB直插。DP協(xié)議兼容USB Type-C接口，接口形態(tài)向USB Type-C統(tǒng)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(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，包括HDMI接收芯片及發(fā)送芯片。因?yàn)镠DMI標(biāo)準(zhǔn)需要支付昂貴的專利費(fèi)用，并且在更高速傳輸需求出現(xiàn)后存在技術(shù)實(shí)現(xiàn)難題，由VESA組織領(lǐng)導(dǎo)的眾多廠商希望推出技術(shù)性能更優(yōu)并且更開放的標(biāo)準(zhǔn)，因此DP標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。

2、DP

DP：一種傳輸協(xié)議，在個(gè)人電腦廣泛應(yīng)用。DP協(xié)議與其它傳輸協(xié)議（如 VGA，DVI，LVDS，HDMI，MIPI 等）進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)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(shù)據(jù)在不同接口或傳輸協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換日益頻繁，催生對(duì)顯示接口轉(zhuǎn)換器的大量需求。

Converter芯片被廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備及相關(guān)配件產(chǎn)品中，以解決設(shè)備內(nèi)部或設(shè)備間視頻協(xié)議接口不匹配的問題。VR/AR產(chǎn)品作為特殊應(yīng)用場(chǎng)景下的電子產(chǎn)品，需要在小尺寸面板（2寸左右）上實(shí)現(xiàn)2K及以上的分辨率規(guī)格，且作為穿戴式產(chǎn)品，對(duì)其功耗（發(fā)熱）要求更加嚴(yán)苛。

協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片可實(shí)現(xiàn)主流顯示接口間高效率、低能耗的信號(hào)轉(zhuǎn)化，是顯示接口轉(zhuǎn)換器的核心部件。Converter芯片涉及DP、HDMI、LVDS、VGA、MIPI等協(xié)議，主要應(yīng)用領(lǐng)域是筆記本電腦、移動(dòng)設(shè)備、VR/AR設(shè)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(shù)模和譜瑞。

MIPI轉(zhuǎn)DP的converter芯片廠商包括硅谷數(shù)模、德州儀器、譜瑞、龍迅等，其應(yīng)用領(lǐng)域主要為筆記本、平板或其他需要高分辨率顯示的移動(dòng)設(shè)備。MIPI協(xié)議是為移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)制定的接口標(biāo)準(zhǔn)，其中MIPI DSI（Display Serial Interface），為顯示接口標(biāo)準(zhǔn)用于連接顯示屏幕。

MIPI D-PHY較于傳統(tǒng)LVDS具有更高數(shù)據(jù)傳輸量（帶寬）以及更少的配線數(shù)優(yōu)勢(shì)，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(gè)人電腦中傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)是USB協(xié)議，自USB 3.0開始到現(xiàn)在，數(shù)據(jù)傳輸速率從5Gbps、10Gbps提升到20Gbps甚至更高，因此出現(xiàn)了確保信號(hào)在不同設(shè)備中的傳輸時(shí)不會(huì)發(fā)生信號(hào)衰減及丟失的需求，也就是Repeater芯片的需求出現(xiàn)了。

Repeater芯片：重定時(shí)器芯片，涉及USB和DP協(xié)議，應(yīng)用領(lǐng)域主要是筆記本電腦、臺(tái)式電腦等高速數(shù)據(jù)接口、擴(kuò)展塢、線纜等。當(dāng)高速信號(hào)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(shí)器芯片來提高信號(hào)強(qiáng)度。臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器是重定時(shí)器芯片的主要使用場(chǎng)景。

隨著電子產(chǎn)品性能不斷提升，設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度也不斷提升，高速信號(hào)在通過電纜或印刷電路板時(shí)衰減現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，信號(hào)的傳輸經(jīng)常成為整個(gè)計(jì)算機(jī)體系的數(shù)據(jù)通信效率短板。為保證信號(hào)在CPU、GPU等高性能計(jì)算單元以及與周邊設(shè)備相互傳輸數(shù)據(jù)時(shí)保持信號(hào)完整，Repeater芯片不可或缺。

譜瑞、瑞昱、硅谷數(shù)模擁有全球Repeater芯片90%的市場(chǎng)份額，其中譜瑞的全球市場(chǎng)占有率接近40%，瑞昱、硅谷數(shù)?；鞠喈?dāng)，瑞昱市占率約 27%，硅谷數(shù)模的市占率約25%。

5、USBType-C

USB Type-C：一種傳輸協(xié)議。由于消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品中統(tǒng)一傳輸接口的需求，USB Type-C技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的市占率快速提高。iPhone 15的數(shù)據(jù)線也改成了type-C。USB Type-C接口能夠滿足數(shù)據(jù)、視頻、音頻信號(hào)傳輸以及充電的需求。

USB Type-C接口已逐漸成為手機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品的標(biāo)配。2022年10月，歐洲通過法案規(guī)定，從2024年底開始，所有便攜智能設(shè)備新機(jī)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(biāo)準(zhǔn)接口。USB Type-C接口的統(tǒng)一將為端口控制芯片帶來新的增長動(dòng)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(shí)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(shí)別和充電電壓電流協(xié)商，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(chǎn)品中廣泛使用。Controller芯片還涉及PD協(xié)議，應(yīng)用領(lǐng)域主要是筆記本電腦、臺(tái)式電腦、配件等。

賽普拉斯、TI具備行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，建立了USB Type-C接口完整的產(chǎn)品組合，壟斷USB 3.2及以下標(biāo)準(zhǔn)全球市場(chǎng)份額的70%以上。其中，賽普拉斯的全球市場(chǎng)占有率常年保持在50%左右，位居行業(yè)首位。

7、汽車SerDes

高速SerDes：汽車智能化的不斷提高，汽車對(duì)于顯示、智能操控等方面的需求越來越類似于手機(jī)或電腦等設(shè)備，在汽車內(nèi)部大量數(shù)據(jù)交互、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠苍谘杆偬岣?。汽車SerDes可應(yīng)用于車內(nèi)顯示屏的顯示主控芯片，應(yīng)用于傳感器、攝像頭與CPU之間的高速數(shù)據(jù)互傳的USB接口芯片等。

8、TCON芯片

LVDS協(xié)議：該標(biāo)準(zhǔn)于20世紀(jì)90年代推出，隨著顯示行業(yè)整體呈現(xiàn)出向超高清、低藍(lán)光、高刷新率、窄邊框等方向升級(jí)的趨勢(shì)，主處理器與面板之間的傳輸帶寬也需要極大的提升，傳統(tǒng)的LVDS傳輸協(xié)議已不能滿足高清顯示需要。而eDP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)于2008年推出，能夠在降低系統(tǒng)成本、功耗和尺寸的同時(shí)增加新的系統(tǒng)功能。

用戶對(duì)于屏幕分辨率要求的不斷提升，采用eDP接口協(xié)議的TCON芯片將成為主流趨勢(shì)。在筆電領(lǐng)域，全球eDP TCON芯片市場(chǎng)主要為譜瑞、聯(lián)詠、硅谷數(shù)模等。

當(dāng)前，顯示行業(yè)整體呈現(xiàn)出向超高清、低藍(lán)光、高刷新率、窄邊框等方向升級(jí)。TCON芯片作為顯示器內(nèi)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(duì)于屏幕分辨率要求的不斷提升，采用eDP接口協(xié)議的TCON芯片將成為主流趨勢(shì)。全球eDP TCON芯片市場(chǎng)主要為譜瑞、聯(lián)詠、硅谷數(shù)模。

9、PD3.1快充協(xié)議

PD3.1是目前USB PD快充領(lǐng)域最先進(jìn)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它定義了最高可達(dá)240W可擴(kuò)展功率范圍的充電能力。擴(kuò)展功率范圍（EPR）意味著擴(kuò)展充電能力，可大幅提高快充設(shè)備的充電功率，實(shí)現(xiàn)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，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(chǎn)品必備功能。

內(nèi)置 AUX/Debug Pin/SBU腳位多路復(fù)用開關(guān)，并集成供電電路控制開關(guān) （VBus Load Switch）可以有效節(jié)省終端廠商的物料成本。

審核編輯：劉清