随着Wi-Fi/移动通信等无线射频标准,不断的提升并且迈向破GHz的超高频信号化发展,对IC设计、PCB、连接器、缆线到测量仪器供应商,以及终端产品业者而言,都是迈向高频化时代不得不面对的严酷考验…CPU研发趋势已不强调频率而转向多核心发展,从PC到平板、智能手机等移动设备都可看出这样的趋势。由于云端运算应用、互联网移动化、视网膜4K显示画质物联网与大数据分析的潮流下,无论是x86架构的桌机、笔记本、Ultrabook到变形平板,或者走ARM架构的智能手机/平板等移动设备,仍不断的从平台架构上做时脉/频率的超高频化。
从内部系统汇流排,对外外围接口,以至于无线射频如Wi-Fi 802.11ac/ad、WiHD 802.15ad与3G/4G LTE等全面提升。动辄数GHz甚至数十GHz的超高频信号,无论是IC设计业者从上游选用PHY IP,传输接口/连接器与PCB材质的选项,线路设计,到高频测量信号工具仪器的选用等,都是极为严峻的考验。
从2004年英特尔主导并力推的PCI Express串行汇流排v1.0出现,以提供x1~x16线路的弹性化设计,全双工传输速率2.5~80Gbps,迅速的成为处理器与芯片组平台芯片、桥接芯片,以及高阶工作站、服务器附加卡的接口标准。经过不少世代演进,2011~12年PCI-E 3.0(Gen3)已成主流规格,单线道(lane)传输频率已达8GT/s;而未来采16~24GT/s的PCI Express 4.0(Gen 4)规范已蓄势待发,将于2014年底最迟2015年正式定案。
与PCIe系出同源的串行实体层高频电路技术,也泛用于象是USB 3.0、Thunderbolt、SATA Express、NVM Express (SFF-8639),以及源自移动设备如手机、平板所使用的Mobile PCIe。象是PCI SIG与SATA I/O组织合作,导入针对PC/NB使用的SATA Express (SFF-8482)与NVM Express (SFF-8639)接口规格。
前者能与既有SATA 6G兼容,且提供x2 Lane,传输带宽扩大到2GB/s;后者则应用于高效能工作站/服务器,提供x4 Lane,传输带宽拉高到4GB/s,并与既有的SATA 6G、SAS、SATA Express接头兼容。PCI SIG甚至提出OcuLink的外接接口,以铜轴/光纤缆线作为传输材质,同样提供PCIe 3.0 x4 Lane的界面规格,传输速率可达32Gbps(4GB/s),可作为通讯机台/网络连接装置等外接以太网络接口的新选择。2013年9月HDMI 2.0,输出带宽提高到18Gbps,支持双屏幕、21:9超宽比例,以及3840x2160/4096x2160p60等4K格式项。支持HDMI 2.0的4K UHD电视与相关影音设备,预计2014年下半问世。
而由Nokia、三星、晶鐌、索尼与东芝等大厂建立MHL(Mobile High DefiniTIon Link)接口联盟,在手机与电视端各加一组MHL收发芯片,以既有的microUSB连接线,传输手机的HDMI信号到电视。目前MHL 2.0提供1080p HD/8声道的影音内容,支持HDCP、3D画面并可藉由电视来为手机充电,未来MHL 3.0将支持到4K UHD的分辨率。
Display Port (DP)显示埠接口是视讯电子标准协会(VESA)于2006年5月所发表的数码式视讯接口标准。它无须任何授权金,具备多屏幕输出能力,且传输带宽比HDMI还高,也被广泛纳入各显卡、集成型芯片组甚至被融入Thunderbolt汇流排规格的协定层内。许多高阶显卡同时支持HDMI与DisplayPort两种显示规格,并提供适当的转接头。
而Intel于2011年发表DP+PCI Express+GP I/O三合一的ThunderBolt汇流排,双向传输速率为10Gbps,使用miniDP Port的连接头,铜轴或光纤(100公尺)两种连接线方式,连接最多6个Thunderbolt外围。除苹果MacBook Pro产品外,另外也有少数厂商笔记本、AIO一体机支持。2013年Q1 Intel宣布Thunderbolt 2.0,传输速度提升到双向20Gbps并支持4K输出,向下兼容Thunderbolt 1.0。相关产品预计2014底面市。即将于2014年底亮相的USB 3.1,将追加A/V独立带宽、type-c新型态连接头与倍增为10Gbps的联机速率,以低成本与既有外围兼容性之姿,挑战外围速率霸主的Thunderbolt。