SerDes 링크 표시: 8K 및 고속 인터페이스가 설계에 요구하는 사항

직렬화기와 역직렬화기 쌍은 일반적인 병렬 및 저전압 링크로는 해결할 수 없는 문제를 해결합니다. 즉, 차량, 기계 또는 건물과 같은 환경에서 케이블을 통해 엄청난 픽셀 전송률을 견뎌내야 합니다. 하지만 이러한 방식이 전기 설계 자체를 단순화하는 것은 아닙니다. 채널, 클럭킹, 전력 및 열 관리 경로가 모두 최우선 고려 사항이 되며, 디스플레이는 더 이상 시스템에서 가장 까다로운 부품이 아닙니다.

SerDes 링크는 실제로 어떤 정보를 전달하나요?

픽셀, 제어 및 전원 공급 기능이 한 쌍으로 구성되어 있습니다.

SerDes 링크는 디스플레이 데이터, 제어 채널, 그리고 종종 전원까지 하나 또는 두 개의 도체로 직렬화하므로, 디스플레이를 호스트에서 수 미터 떨어진 곳에 두고 얇고 유연하며 저렴한 케이블로 연결할 수 있습니다.

이러한 조합 덕분에 패널이 전자 장치와 멀리 떨어져 있고 배선이 움직임과 진동을 견뎌야 하는 차량, 산업 기계 및 의료용 카트와 같은 곳에서 이 아키텍처가 사용됩니다. 직렬화기는 호스트 근처에, 역직렬화기는 패널 근처에 위치하며, 둘 사이의 링크는 비디오용 순방향 채널과 제어 및 진단용 역방향 채널을 전달합니다. 제어 채널은 양방향 저속이므로 동일한 케이블로 터치 데이터, 백라이트 제어, 온도 측정 및 오류 로그를 전송할 수 있어 병렬 인터페이스에 필요한 별도의 배선이 필요 없습니다. 하지만 이 경우 링크는 고속 아날로그 시스템이 되므로 디스플레이 설계는 그에 따른 제약을 받게 됩니다.

더 빠른 링크는 채널에 어떤 것을 요구할까요?

제어된 임피던스, 대역폭 및 리턴 경로.

데이터 전송 속도가 증가함에 따라 케이블은 더 이상 전선처럼 동작하지 않고 전송선처럼 동작하기 시작하므로 임피던스 제어, 삽입 손실 및 귀환 경로가 링크가 닫힐지 여부를 결정합니다.

세 가지 요구 사항이 긴밀하게 연관되어 있습니다. 케이블, 커넥터 및 보드 트레이스의 임피던스는 주파수 범위 전체에 걸쳐 허용 오차 범위 내에서 일치해야 합니다. 임피던스 불일치가 발생하면 수신기에서 아이캡이 닫히는 반사가 발생하기 때문입니다. 삽입 손실은 이퀄라이저 예산 내에 있어야 하므로 실제 케이블 길이와 경로상의 커넥터 수에 제약이 있습니다. 또한 리턴 경로는 연속적이어야 합니다. 이러한 전송 속도에서는 리턴 전류가 신호 경로를 따라 흐르기 때문에 기준면이 끊어지면 방사 노이즈가 발생하고 링크가 한 샘플에서는 작동하지만 다음 샘플에서는 작동하지 않는 문제가 발생합니다. 모바일 스타일 링크에 대한 물리 계층 규칙은 MIPI DSI 사양 및 MIPI CSI-2 사양 에 정의되어 있으며, TI FPD-Link 와 같은 자동차용 직렬화기 제품군은 자체 장치에 대한 채널 요구 사항을 문서화합니다.

링크를 통한 클럭킹은 어떻게 작동하나요?

시계는 내장되어 있고 복구됩니다.

대부분의 디스플레이 SerDes 링크는 클록을 데이터 스트림에 내장하고 역직렬화기에서 복구하므로 별도의 클록 도체가 없으며 타이밍 예산은 복구된 클록의 지터로 이동합니다.

이는 배선에는 편리하지만 설계에는 까다롭습니다. 클럭이 복구되기 때문에 링크의 지터는 복구된 클럭의 지터로 이어지고, 패널의 타이밍 컨트롤러는 이를 허용해야 합니다. 실질적인 제어 사항은 역직렬화기와 패널 사이의 배선을 최대한 짧게 유지하고, 직렬화기에서 기준 클럭 품질을 유지하며, 스위칭 전원 공급 장치나 백라이트 드라이버와 같이 노이즈를 발생시킬 수 있는 장치 옆으로 링크를 배선하지 않도록 하는 것입니다. 패널과 역직렬화기가 같은 보드에 있는 경우, 여러 디스플레이 모듈에서 사용되는 일반적인 저전압 링크를 사용하여 연결할 수 있습니다.

결과를 결정짓는 주요 사양 사항

다섯 번 응모하면 위험 부담이 있습니다.

링크 작동 여부를 결정하는 요소는 필요한 픽셀률, 케이블 종류 및 길이, 커넥터 개수, 역직렬화 장치의 이퀄라이저 및 전력 예산, 그리고 양쪽 끝단의 열 경로입니다.

진단 기능은 설계 검토에서 종종 간과되는 장점 중 하나입니다. 자체 오류 카운터를 보고하는 링크를 사용하면 간헐적인 오류를 일화적인 문제가 아닌 측정 가능한 오류로 확인할 수 있기 때문입니다. 완제품 장비의 안전 기준은 적용되는 경우 IEC 62368-1을 준수하며 , 양쪽 끝단의 조립품에 대한 제작 기준은 IPC 관행을 따릅니다.

SerDes 아키텍처를 사용하면 소싱 방식이 어떻게 달라지나요?

해당 링크는 적격 하위 시스템이 됩니다.

디스플레이가 SerDes 링크로 연결되면 패널, 직렬화 장치, 역직렬화 장치, 케이블 및 커넥터가 하나의 인증된 하위 시스템을 구성하므로 해당 체인의 어느 곳에서든 교체가 발생하면 링크를 다시 검증해야 합니다.

이는 상업적 논의에 세 가지 변화를 가져옵니다. 패널의 동작은 복구된 클록 품질에 따라 달라지기 때문에 공급업체에 보내는 사양서에는 링크, 케이블 유형 및 길이를 명시해야 합니다. 제공되는 증거에는 패널의 광학 데이터뿐만 아니라 극한 온도 및 케이블 길이에서의 링크 마진 또는 오류 횟수도 포함되어야 합니다. 또한, 디시리얼라이저의 단종은 패널의 단종만큼이나 공급망에 차질을 초래하므로 전체 공급망에서 가용성을 고려해야 하며, 제2 공급업체 인증은 이 두 가지 모두를 포함합니다. 디스플레이 부문의 패널 및 제품 수명 변동은 트렌드포스(TrendForce) 와 같은 시장 조사 기관에서 추적하여 상업적으로 분석합니다.

SerDes 설계에 대한 일반적인 오해

네 가지 측정값이 오해를 불러일으킵니다.

첫째, 벤치 테스트에서 작동하는 링크를 양산형 하네스의 정상 작동을 보장하는 증거로 간주하는 것인데, 실제로는 벤치 케이블이 짧고 양산형 케이블은 그렇지 않습니다. 둘째, 링크 버짓이 칩 자체의 특성이라고 가정하는 것인데, 실제로는 케이블과 커넥터가 대부분의 버짓을 소모합니다. 셋째, 패널 근처에 위치하고 인클로저에서 가장 온도가 높은 부분에 있는 디시리얼라이저의 열 경로를 무시하는 것입니다. 넷째, 현장 진단 시 제어 채널의 값을 간과하는 것입니다.

잘못된 판독값 하나하나에 대한 수정 비용은 저렴합니다. 설계가 확정되기 전에 실제 생산 케이블 길이와 경로에 걸쳐 링크를 테스트하고, 이미지뿐 아니라 오류 카운터도 기록하십시오. 부품 공급업체에 채널 요구 사항을 문의하고, 경험 법칙이 아닌 케이블 데이터와 비교하십시오. 디시리얼라이저의 전력 소모는 밀폐된 인클로저 내부의 백라이트와 합쳐지므로 열 경로를 고려하여 배치하십시오. 또한 진단 기능을 조기에 활성화하십시오. 자체 마진을 보고하는 링크는 이미지만 표시하는 링크보다 검증하기 훨씬 쉽기 때문입니다.

설계 확정 전에 무엇을 확인해야 할까요?

케이블 상태가 최악이고 온도가 가장 낮은 조건에서의 링크 마진입니다.

동결 전에, 양산 커넥터와 양산 전원 공급 장치를 사용하여 양산 케이블의 최대 길이에서 양극단 온도 조건 모두에서 링크 마진 또는 오류 횟수를 측정하십시오.

검토에는 세 가지 보조 점검 사항이 포함되어야 합니다. 첫째, 커넥터를 통한 리턴 경로와 기준 평면을 확인해야 합니다. 커넥터 단선은 재현하기 어려운 간헐적인 오류를 발생시키기 때문입니다. 둘째, 백라이트 부하를 포함하여 디시리얼라이저의 열 경로가 인클로저 모델과 일치하는지 확인해야 합니다. 셋째, 펌웨어가 링크 오류 발생 시 화면을 멈추는 대신 오류를 정상적으로 처리하는지 확인해야 합니다. 전원 재부팅이 필요한 제품보다 오류 복구가 가능한 제품이 지원 측면에서 훨씬 용이하기 때문입니다. 디스플레이와 호스트 간의 백채널 통신은 인터페이스 문서에 포함되어야 하며, 물리 계층에 대한 기대치는 링크 자체 사양에서 가져와야 합니다.

연동형 디스플레이의 장기 사용 가능성

라이프사이클은 전체 공급망을 포괄합니다.

SerDes 디스플레이는 패널, 직렬화 장치, 역직렬화 장치, 케이블 및 커넥터를 아우르는 수명 주기를 가지며, 이 체인에서 가장 취약한 부분이 제품의 생산 수명을 결정합니다.

계획서에는 각 구성 요소를 별도로 나열하고 각 구성 요소의 수명 종료 시 발생하는 상황을 기록해야 합니다. 여기에는 서면 통지 기간, 예측치와 연계된 최종 구매 수량, 그리고 구성 요소 수준이 아닌 링크 수준에서 평가된 대체품에 대한 문서화된 정보가 포함됩니다. 디시리얼라이저를 교체하는 경우, 동일한 공칭 사양을 가진 두 장치라도 이퀄라이저 동작이 다를 수 있으므로 링크 마진을 다시 측정해야 합니다. 케이블이 변경되는 경우에는 삽입 손실을 비교해야 합니다. 첫 번째 공급망이 안정적인 상태에서 수행되는 두 번째 공급원 검증은 연결된 제품의 생산 가능성을 유지하는 관리 수단이며, 기록된 마진 측정값은 대체품의 비용 효율성을 높여줍니다.