2009新興技術展望:DisplayPort 開始普及就從現在起

本文作者:admin       點擊: 2009-01-07 00:00
前言:
人類的天性總是抗拒改變。很少人會認為自己是科技的「先期使用者」,也就是會徹夜紮營排隊,只為了在第一時間買到iPhone或是其他新玩意兒的人。相對地,大部分的人都會抗拒這種衝動,會一直等待價格下降,或是所有功能都臻於完善,才會下手購買。然而,一旦我們真的跑去買到了新玩意兒,可能是新的行動電話、PDA或是筆記型電腦,我們通常都會愛不釋手,反倒會怪自己為何不早點買。

這樣的情況同樣會發生在PC連接介面領域中。多年來,消費者必需處理螢幕背後那些累贅的VGA連接器,即使螢幕現在變得比較薄了,情況還是一樣。這個問題現在得以解決了,這是顯示器的一大進展,而且早就已經出現了─這個解決方案稱為DisplayPort。DisplayPort具有取代所有現存介面的潛力,然而產業界卻裹足不前。少數的先期使用者已開始使用,而現在該是其他業者加入的時候了。

DisplayPort為視訊電子標準協會(Video Electronics Standards Association, VESA)制定的標準,為一全新的視訊介面,主要是要取代內部低電壓差動訊號(LVDS)視訊互連,以及VGA和數位視訊介面(DVI)外部互連。DisplayPort採用現今通訊技術廣為使用的封包架構,例如乙太網路等,且其實體連結是在1.62Gbps或2.7Gbps運作。DisplayPort可支援高解析度數位內容保護(HDCP),並傳輸聲音訊號,實現真實的多媒體體驗。

然而,像DisplayPort這樣的新介面,並不會因為它比現有標準提供更高的效能,就會被廣為使用。要達到此目標,從線纜供應商、晶片組製造業者、面板業者、PC OEM業者,一直到驗證測試中心,整個產業生態系統都必需準備好去支援此新標準,並且獲得重量級業者的背書與支持。最初的DisplayPort標準(DisplayPort 1.1)發表於2006年12月,有足夠的時間使其成熟。自其發表之日開始,有許多處於DisplayPort生態系統中的業者已發展出建構DisplayPort技術的紮實環節,從面板、晶片組,以至測試設備。DisplayPort已獲得許多業界重要業者,包括IDT、Intel、AMD、Dell、HP、Lenovo、Samsung、LG和其他業者的全力支持。因此,現在正是由其他標準轉換至DisplayPort的完美時機。

與其他介面標準的比較
「表1」提供DisplayPort和其他介面標準在效能、特性及可能節省的成本方面的比較。DisplayPort具有取代這些介面的潛力,並可提供業者長期發展的藍圖規劃。

現在正是從VGA和DVI轉換為DisplayPort的完美時機。在和其他介面標準進行比較後,可以發現DisplayPort提供諸多好處,且受益者不只是產業,還包括終端消費者。

DisplayPort的優點
關鍵特性
DisplayPort為一內部和外部連結介面標準,而其他現行標準,例如HDMI、DVI、 LVDS和TMDS則僅是內部或外部連結標準。很顯然地,如果某一連結標準能同時支援內部和外部,對業界而言就是比較有效率的標準,就長期來看,此整合能節省更多的成本。

由於採用封包架構,DisplayPort具有未來可擴充性。相較於舊有及現行視訊介面的傳統掃描架構,DisplayPort的封包架構能為視訊介面標準提供更多的彈性,以支援新的特性,例如菊環式鏈結(daisy chaining)和多螢幕(指定一個用來顯示的特定通道或特定位址),以及可以輕鬆升級乙太網路頻寬的路徑方法。

不同於其他介面標準是由少數大型企業所控制,且已設定各種授權費用,DisplayPort是一毋需授權費用的開放標準。任何企業都可以免費加入VESA,共同參與DisplayPort的成長。對於視訊產業而言,開放的競爭有其正面助益。

如前文所述,新標準若要普及,整個生態系統都必需做好支援此新標準的準備。就DisplayPort而言,在此價值鏈中的所有關鍵業者,從線纜供應商、晶片組業者、 面板業者、PC OEM業者到驗證測試中心,都已準備好轉換至DisplayPort。

市場區隔
談及PC市場的顯示技術,現階段使用者僅能採用古老的VGA連接器來提供類比互連,以及獨霸的DVI來提供純數位互連。然而,DisplayPort是可提供純數位體驗的低成本替代方案。

在消費性電子市場中,HDMI是現行主要標準,且其地位應該還會持續一陣子。然而,在此市場中,HDMI將會和DisplayPort並存,特別是大尺寸HDTV現在多具備HDMI和VGA/DVI。隨著具備DisplayPort介面的PC開始在PC市場佔有一席之地,此現象將變得更為普及。

技術進展
與LVDS相較,DisplayPort可以省下超過一半以上的接腳和電線,且能提供較雙LVDS多出25%甚至更多的頻寬。相較於DVI,DisplayPort約可減少40%的接腳和電線,並大幅縮小體積。藉由DisplayPort所能提供的頻寬,其資料傳輸速率比起任何其他的顯示介面都來得更有效率。

DisplayPort可直接驅動顯示螢幕,此有助於外部螢幕能更為輕薄,所以,現在的外接螢幕沒有理由不能像筆記型電腦螢幕一般輕薄,這是同樣的概念,筆記型電腦顯示螢幕本來就是直接驅動的顯示螢幕。此顯示螢幕不具備影像縮放處理器(scalar processor),其縮放是由PC繪圖晶片的繪圖引擎所完成。藉由除掉整個縮放控制器板子,外部顯示螢幕可以像現在的筆記型電腦螢幕一樣輕薄,甚至更薄。

DisplayPort同時也讓顯示螢幕能加入更具效率的技術。由於DisplayPort以封包為基礎,一些像是音訊傳送的特性都能被加入,因為次要資料能被儲存在封包數據中。這在傳統RGB連續性視訊數據串流介面,例如LVDS中是很不容易達到的。

另一個可以輕鬆實現的可擴充特性,則是透過菊環式狀鏈結,連接來自單一來源的多個螢幕,並顯示不同的獨立視訊串流的能力。由於DisplayPort提供可擴充的封包式架構,因此這是可以實現的。

DisplayPort在高速SerDes連結中擁有嵌入式時脈。此連結能提供展頻技術,大幅減少數位顯示螢幕的電磁干擾(EMI)。傳統標準必需擁有專屬的高速時脈,且必需使用特別的EMI系統電路才得以符合政府規範。

降低功耗和成本
用於DisplayPort的關鍵技術之一為SerDes技術。相較於現有的視訊介面技術,此SerDes類比前端能提供最低功耗、最高的每位元數據傳輸效率。SerDes是現今被廣泛使用的知名通訊介面協定,此技術存在已久且已臻完善。其原始數據傳輸能力,以及達成此能力的低功耗,使其成為極理想的傳輸媒介。經由長期耕耘通訊互連市場的業者的發展,此技術已臻於完善。採用SerDes讓DisplayPort能以最低功耗提供最高可用頻寬。

再者,由於DisplayPort使用高速SerDes技術做為通訊媒介,因此相較於支援LVDS和DVI的介面協定,DisplayPort達到同等級頻寬所需的接腳數要少得多。藉由減少接腳數和體積,設計者得以降低成本。

舊有介面,例如VGA,設計工程師無法將其和低電壓次微米半導體製程整合。VGA仍然需要較高的電壓,這讓它幾乎不可能跟上半導體製程的趨勢,朝向90奈米、65奈米,45奈米及更微縮製程發展。因為需要額外的電力,所以使用這些較高電壓的介面,讓整合成為不可能的任務。再者,就LVDS而言,當試著要壓榨出RGB連續性數據串流的每一個位元時,其頻寬限制便成為最大的瓶頸。此解決方案為純粹的低電壓CMOS,這讓DisplayPort成為理想的視訊介面。

現有的螢幕架構具有控制板,板上包括昂貴的影像縮放處理器(scalar processor)和周邊元件,以及時脈控制板。藉由使用DisplayPort和直接驅動的螢幕,全新的純數位顯示螢幕可減少20%的印刷電路板尺寸,以及電子元件的成本。

相較於之前的標準,利用DisplayPort進行通道升級似乎較為可行。HDMI並非PC的數位互連機制。事實上,要支援今日較高的解析度,螢幕需要比一般具有225Mhz像素時脈的HDMI 1.3更大的頻寬,即便HDMI可達到340Mhz像素時脈以支援10Gbps。當遇到有關成本的考量,以及現有系統面臨以高速運作時脈的挑戰時,DisplayPort便自然而然浮出檯面。

DisplayPort以低於舊有VGA或DVI基礎螢幕的成本架構,提供純數位顯示效能。LVDS已是昨日的技術,因為DisplaPort能以更低的功耗和更大的頻寬,以及更少數目的實體接腳提供更佳的效能。這些理由終將讓LVDS成為明日黃花。

結論
變遷無可避免,特別是就科技而言。隨著技術的進展和使用者需求的改變,昨日創新的產品很快就落伍了。數位產品的製造者必需跟上消費者需求的改變,或是另闢戰場。在顯示領域中,今日的消費者希望他們的螢幕能更輕薄並更省電。DisplayPort提供必要的介面技術,讓終端消費者能以更低的價格得到他們真正追求的效能。再者,整個產業生態系統已經準備好了,讓顯示產業能順利地進行轉換。

作者簡介
Ji Park為IDT副總裁暨視訊和顯示事業群總經理,並擁有達拉斯大學的企管碩士(MBA)及奧斯丁德州大學的電機電子學士(BSEE)學位。

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