國半推出新串行接口技術(shù)便攜式設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)問題引起業(yè)界關(guān)注

2004年4月B版
國半推出新串行接口技術(shù)便攜式設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)問題引起業(yè)界關(guān)注


美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)便攜式電源產(chǎn)品經(jīng)理吳主祥

美國國家半導(dǎo)體公司 (National Semiconductor Corporation)公布一種被稱為移動像素鏈路(MPL)的物理層技術(shù)，這種物理層技術(shù)的成功開發(fā)顯示新一代串行接口已經(jīng)朝著標(biāo)準(zhǔn)化方向邁出重要的第一步。這種新接口適用于可拍照手機(jī)及小型顯示器，據(jù)稱可徹底解決這類手機(jī)及顯示器因采用寬平行總線互連而產(chǎn)生的各種問題，例如與電源、噪音及穩(wěn)定性等有關(guān)的問題。
便攜式設(shè)備是目前個人消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的一個應(yīng)用熱點(diǎn)，但由于功能和性能的不斷豐富，產(chǎn)品設(shè)計本身也面臨一些難以避免的挑戰(zhàn)。以手機(jī)為例，增加照相和PDA等功能已經(jīng)是目前手機(jī)的流行設(shè)計，未來的手機(jī)等移動設(shè)備還需要具有收發(fā)電子郵件甚至收看電視和其他視頻等功能，一些這樣的產(chǎn)品已經(jīng)在市場上出現(xiàn)。所有這些產(chǎn)品中一個明顯的發(fā)展趨勢是需要更大顯示屏幕，導(dǎo)致功耗和EMI增加等問題，傳統(tǒng)的接口技術(shù)已經(jīng)顯露出應(yīng)用的局限性。美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)便攜式電源產(chǎn)品經(jīng)理吳主祥表示：“為了確保手機(jī)內(nèi)照相機(jī)及顯示模塊獲得足夠的支持，目前的手機(jī)大多采用寬闊、高速的并行接口為基帶處理器、應(yīng)用程序處理器、圖像處理器及輸入/輸出器件提供線路互連。但這種傳統(tǒng)的接口有多個設(shè)計上的局限。例如，這種接口會有電磁干擾的問題，功率及系統(tǒng)成本也較高，可靠性則較低，而且機(jī)械設(shè)計方面也有若干限制。美國國家半導(dǎo)體針對這些問題，推出的移動像素鏈路(MPL)的全新串行接口，致力推動業(yè)界采用MPL接口作為移動設(shè)備的寬闊并行互連線路，以便為圖像傳感器與顯示器提供互連。MPL接口有助降低功率、電磁干擾及系統(tǒng)成本，但另一方面又可提高系統(tǒng)的可靠性，以及精簡移動設(shè)備的機(jī)械設(shè)計?！?
 
功耗、成本和EMI是便攜式設(shè)備的三大設(shè)計挑戰(zhàn)
據(jù)吳主祥介紹，MPL接口技術(shù)通過多個方法降低功耗。首先，MPL技術(shù)采用低電流模式信號傳輸電路傳送數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)電流不會超過幾百mA，但仍確保系統(tǒng)可以提供幾百M(fèi)bps的帶寬。較低的電流及較低電壓的供電有助限制開關(guān)電壓尖峰，減少噪音，而且只為線路增添極微弱的電壓。由于線路電壓較低，因此無需將線路/負(fù)載電容充電/放電，比高擺幅信號傳輸電路更優(yōu)。這款芯片組還設(shè)有節(jié)能功能(中斷聯(lián)系)，每當(dāng)該接口無需工作時，可停止為其供應(yīng)電流，以便為系統(tǒng)節(jié)省更多電力。此外，由于數(shù)據(jù)及時鐘脈沖分開傳送，因此接收器無需裝設(shè)會消耗較多電能的鎖相環(huán)路或編碼器。若系統(tǒng)已有高速時鐘脈沖，發(fā)送器也無需加設(shè)鎖相環(huán)路或編碼器。而在電磁干擾方面，MPL 接口技術(shù)具有采用10mV 的轉(zhuǎn)換電壓，具有極微弱的 dV/dT，信號傳輸狀態(tài)電流限于150/450 mA，邊沿較軟 (soft edge) 的電流模式傳輸，信號線路及 MPL 接地之間的環(huán)路只有極微量的電流，時鐘與頻率同步，專用的電流回流路徑/細(xì)小的環(huán)形天線等方面的優(yōu)勢，可以使EMI降到最低。
對于串行接口技術(shù)，可能設(shè)計工程師最關(guān)心的問題之一是數(shù)據(jù)傳輸速度。根據(jù)美國國家半導(dǎo)體公司的介紹，在最初的階段，MPL專門針對40、80、160Mbps或以上的應(yīng)用，這被認(rèn)為已經(jīng)是極高速的數(shù)據(jù)傳輸。美國國家半導(dǎo)體透露未來將傳輸率提高一倍至320Mbps，另據(jù)該公司模擬測試顯示，高達(dá)千兆位以上的傳送率是實際可行的。
 
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是便攜式設(shè)備成功的關(guān)鍵
市場分析公司In-Stat/MDR 高級分析員 Neil Strother 表示：“由于手機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)u趨成熟，因此若要進(jìn)一步節(jié)省成本，元件標(biāo)準(zhǔn)將發(fā)揮舉足輕重的作用。廠商可以利用美國國家半導(dǎo)體的MPL解決方案降低移動電話的互連成本。美國國家半導(dǎo)體可以借著這個解決方案的推出，集合業(yè)界的力量一同解決這方面的問題?！?
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，移動像素鏈路(MPL)標(biāo)準(zhǔn)的制定顯示美國國家半導(dǎo)體致力為各移動設(shè)備接口確立一個開放式的標(biāo)準(zhǔn)。由于移動手機(jī)技術(shù)的發(fā)展已漸趨成熟，采用開放式的元件標(biāo)準(zhǔn)有助廠商降低可觀的生產(chǎn)成本。系統(tǒng)設(shè)計工程師只要采用MPL解決方案，便可向不同廠商采購零部件，以及確保便攜式設(shè)備可以發(fā)揮最高的性能。
在去年10月，美國國家半導(dǎo)體曾經(jīng)和ARM公司合作推出PowerWise Interface 接口技術(shù)，作為系統(tǒng)電源管理的標(biāo)準(zhǔn)接口，為數(shù)字處理器及電源管理集成電路的連線互通提供一個開放式的業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，使便攜式電子設(shè)備可以采用更先進(jìn)的電源管理解決方案，使系統(tǒng)可以根據(jù)應(yīng)用程序的實際工作量及操作情況靈活調(diào)減功耗。PowerWise 接口技術(shù)為不同硬件提供一個互連標(biāo)準(zhǔn)，使更多廠商可以利用這些先進(jìn)的電源管理解決方案開發(fā)新一代的便攜式電子產(chǎn)品。
本次國半推出的第一版的MPL物理層技術(shù)采用低功耗、低電磁干擾的設(shè)計，有一單端電流模式物理層器件將各種傳統(tǒng)的并行接口直接串行化。這將解決手機(jī)寬視頻通道、高功耗、高EMI產(chǎn)生的各種問題。手機(jī)制造商只要采用MPL物理層技術(shù)，便可從電纜(尤其昂貴的柔性電纜)縮小中節(jié)省成本，也可縮小集成電路封裝及連接器的尺寸。而正在開發(fā)中的MPL Level 1基于同樣的物理層技術(shù)，將提供公開的協(xié)議包，因此可在不同廠商的外圍設(shè)備中互通。據(jù)了解，美國國家半導(dǎo)體正在與各大手機(jī)制造商合作，可望通過類似目前的移動設(shè)備產(chǎn)業(yè)處理器接口 (MIPI) 聯(lián)盟制定一個MPL Level 1業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。
目前已經(jīng)有一些全球著名的手機(jī)廠商如飛利浦、Sony-Ericsson 及 Wavecom表示支持美國國家半導(dǎo)體的移動像素鏈路技術(shù)。飛利浦移動顯示系統(tǒng)公司首席技術(shù)官 Johan van de Ven 表示：“移動像素鏈路這類高速串行顯示器接口解決方案的市場需求正日益增加，我們支持和認(rèn)可客戶這方面的需要?！?nbsp;Sony-Ericsson 公司副總裁 Kazuaki Takanose 表示：“由于移動電話提供的視頻內(nèi)容越來越多姿多采，因此廠商都需要成本低廉、性能可靠以及體積小巧的線路互連技術(shù)，將電話內(nèi)不同的子元件連接起來。這個發(fā)展趨勢令線路互連成為設(shè)計上日益重要的問題。MPL可望為業(yè)界提供一個標(biāo)準(zhǔn)化之路，使我們可以采購不同廠商的產(chǎn)品?！盬avecom 基帶集成電路總監(jiān) Philippe Beche 表示：“移動像素鏈路架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可將柔性電纜內(nèi)的電線數(shù)目大幅減少，使我們可以減低電磁干擾及功耗，確保我們的解決方案更具成本效益。采用移動像素鏈路技術(shù)之后，我們可以更快將應(yīng)用于 Wavecom 解決方案的各種技術(shù)集成一起，然后集成到多種不同的客戶設(shè)計之中。”
雖然MPL技術(shù)是美國國家半導(dǎo)體向業(yè)界推出的一個公開的便攜式設(shè)備用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，可以解決圖像傳感器及顯示器采用寬平行總線互連的問題，降低功耗，減少電磁干擾(EMI)，節(jié)省系統(tǒng)成本，提高移動設(shè)備的可靠性，以及精簡產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計。但由于目前手機(jī)等便攜式產(chǎn)品中的標(biāo)準(zhǔn)繁多，無論是手機(jī)制造商，還是元器件供應(yīng)商在面臨新標(biāo)準(zhǔn)的選擇時，需要考慮涉及自身利益的許多因素。但就整個產(chǎn)業(yè)而言，移動設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化無疑有助于產(chǎn)品的成功。■