THine Value TV의 High Refresh Rate 및 저전력화 실현 가능 내부 인터페이스를 위한 'V-by-One HS plus' 인터페이스 등장
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TV 내부에 있는 비디오 프로세서(영상처리 SoC)와 타이밍 컨트롤러(TCON)를 연결 하는 영상 인터페이스. 자인 일렉트로닉스는 이 영상 인터페이스를 위한 송신기/수신기 IC와 그 기술 표준규격서(Standard)를 제공하고 있으며, TV 업계에 폭넓게 채택되고 있다. 이 규격/기술명을 'V-by-One HS'라고 부른다.
V-by-One HS가 업계에 널리 보급되기 시작한 것은 2011년경이다. 이후 약 12년 이라는 긴 시간 동안 꾸준히 사용되고 있다. 이 때문에 TV 업계에서는 V-by-One HS를 '영상 인터페이스의 사실상의 표준(de facto standard)'이라고 부르는 경우가 많다.
최근 영상 인터페이스에 2가지 변화가 일어나고 있다. 하나는 TV영상의 보다 좋은 고화질화, 그리고 또 하나는 High Refresh Rate이다. 고해상도는 4K(약4000×2000 화소)에서 8K(약8000×4000화소)로 전환중이다. High Refresh Rate화는 현재 주류인 120Hz에서 165Hz나 240Hz로 올라가는 추세이다. High Refresh Rate요구 배경 중 하나는 e스포츠로 대표되는 실시간성을 추구하는 게임 플레이에 효과를 발휘하는 '게이밍 모드' 탑재 기능등이 그 배경이다. High Refresh Rate를 지원하는 PC용 모니터 (게이밍 모니터)는 이미 시장에 존재하지만, TV에 실시간 기능을 탑재하여 부가가치를 높여보겠다는 구상인 듯 하다. 최근 상품화가 두드러지는 TV고부가 가치화 측면에서도 주목을 받고 있는 기능이다.
또 다른 트렌드는 저전력화이다. 유럽과 미국을 중심으로 민생기기에 대한 환경 규제가 강화되는 추세이며 전자기기의 소비전력 감소등이 강하게 요구되고 있다. 물론 TV도 예외는 아니다. 이에 TV 제조사들은 TV를 구성하는 각 부품의 소비전력을 줄이기 위해 노력하고 있다. 그리고 영상 인터페이스에 대해서도 예외 없이 저소비 전력화가 기대되고 있다. TV 제조사들은 고성능화를 추구해야 하면서도 다른 한편으로는 저소비 전력화도 추구해야 하는 고민이 계속되고 있다.
전송 속도는 최대 8Gbit/sec
영상의 고품질 성능구현 및 저전력화. TV 내부의 영상 인터페이스로 널리 채택되고 있는 V-by-One HS 기술을 제공하는 자인일렉트로닉스는 이 두 가지 트렌드에 대응 하는 것을 하나의 책무로 여기고 있다.
이에 따라 자인일렉트로닉스는 V-by-One HS의 후속 버전인 새로운 인터페이스 규격 'V-by-One HS plus'를 수립하고 (그림 1),
2023년 6월 1일부터 라이센스를 부여하기 시작했다. 기존 V-by-One HS는 계속 사용할 수 있지만, V-by-One HS 규격의 신규 라이센스 제공은 종료되고 V-by-One HS plus 규격으로 일원화된다. V-by-One HS plus규격에서는, V-by-One HS최종버전인 Ver.1.52와 완전호환성이 있는 'HS 모드'와 V-by-One HS plus에서 새롭게 추가된 'HS plus 모드' 두 가지를 정의하고 있으며, 사용자는 이 중 하나 또는 두 가지 모드를 실장 하여 사용한다. (그림 2).
HS plus 모드의 가장 큰 특징은 최대 데이터 전송 속도(대역폭)를 8Gbps로 높인 점이다. 기존의 V-by-One HS가 4Gbps이므로 HS plus 모드로 2배로 높인 셈이다. 전송 신호의 클럭 주파수를 2배로 높여 고속화를 실현했다.
이를 통해 TV 제조사가 요구하는 영상의 고품질화와 저소비전력화에 모두 대응할 수 있게 된다. 구체적인 사례로 해상도는 4K, Refresh Rate는 120Hz인 TV를 기준으로 설명을 해보자. 영상 고품질화를 위해 4K 해상도의 120Hz TV에 HS plus 모드를 적용하면, 비디오 프로세서와 TCON을 연결하는 신호 라인의 레인 수는 그대로 유지하면서 8K 해상도의 60Hz TV나 4K 해상도의 240Hz TV로 업그레이드할 수 있다.
한편, 저전력화를 목적으로 4K 해상도의 120Hz TV에 HS plus 모드를 적용하면 해상도와 Refresh Rate는 그대로 유지하면서 비디오 프로세서와 TCON을 연결하는 레인수는 절반으로 줄일 수 있다. 레인 수가 줄어들면 특히 송신기 측 비디오 프로세서의 소비전력이 줄어 들 가능성이 높다. (그림 3, 4).
이처럼 HS plus 모드를 활용하면 영상의 고화질화와 저전력화에 대응할 가능성이 넓어진다.
시스템 비용 측면에서도 유리한 V-by-One HS plus
각 업체들에게 영상의 고품질화와 저전력화 대응은 큰 고민거리이지만, 그에 못지 않게 비용절감도 중요한 과제이다. 이에 V-by-One HS plus관련 비용 요소에 대해, 영상 인터페이스 구성과 관련된 부품 비용과 V-by-One HS plus 규격의 라이센스 비용이라는 두 가지 관점에서 확인하고자 한다.
우선 영상 인터페이스 관련 부품 비용이다. HS plus 모드에서는 최대 데이터 전송 속도를 기존 규격의 2배인 8Gbit/s로 높였지만, 기본적인 신호 전송방식은 HS 모드와 큰 차이가 없다. (그림 5).
예를 들어, 변조 방식이나 부호화 방식은 완전히 동일하다. 이는 TV 제조사 뿐만 아니라 비디오 프로세서나 TCON을 개발하는 LSI 제조사들도 V-by-One HS때 개발 했었던 설계 자산이나 제조 환경을 V-by-One HS plus에서도 그대로 활용할 수 있다는 것을 의미한다. 새로운 인터페이스로의 기술적 전환 비용과 개발 초기비용 등을 절감할 수 있다는 것이다. 비용 요소로 영향도가 큰 커넥터와 케이블도 기존 V-by-One HS와 동일한 수준의 것을 사용할 수 있으며, V-by-One HS plus에서 새롭게 정의된 '레퍼런스 이퀄라이저(Reference Equalizer)'와 접속 테스트 사양인 '테스트 패턴(Test Pattern)', 신호 전송로의 특성을 규정한 '채널 사양(Channel Specification)'이 V-by-One HS plus에서 8Gbit/sec로 높아진 고속 전송기술을 뒷받침하는 요소들이다.
또한, 부품 비용에서 빼놓을 수 없는 것이 인터페이스 규격에 맞는 회로를 내장하는 비디오 프로세서와 TCON의 비용이다. 고속화로 인한 전송로 감소는 송신측(비디오 프로세서)과 수신측(TCON) LSI의 입출력 단자 수와 패키지 치수, 패키지 내부의 Die 사이즈의 감소에 기여하며, 결론적으로 LSI 전체 비용 절감으로 이어진다(LSI 각각의 비용감소 요인은 그림 4 참조).
V-by-One HS plus의 라이센스 종류
다음으로 V-by-One HS plus 규격의 라이센스 비용에 대해 설명한다. 이번 신규 규격에서는 종류별로 라이센스를 정의 (그림 6)하고 있으며, LSI나 IP 코어를 설계하는 사용자(LSI 제조사나 IP 코어 벤더)나 IP 코어를 이용하여 FPGA를 설계하는 사용자에 대해서 유상 라이센스 제공을 전제로 하고 있다.
그림6 V-by-One Hs plus 규격의 라이센스 종류
기존과 달라진 점은 LSI나 IP 코어, FPGA를 설계하지 않고 규격서(Standard)만을 취득(규격서 열람권 라이센스)하고자 하는 사용자에게도 'Standard User'로서 유상 라이센스 취득이 필요하다는 점이다. 자인일렉트로닉스가 판매하는 V-by-One HS/HS plus 규격 IC나 자인일렉트로닉스로부터 라이센스를 부여받은 라이센시가 제공하는 V-by-One HS/HS plus 규격 IC를 사용하는 경우에는 기존과 같이 라이센스 비용이 발생하지 않는다.
종래의 V-by-One HS와는 다른 라이센스 정책변경으로 V-by-One HS plus 사용자가 부담하는 직접 라이센스 비용과 간접 라이센스 비용이 상대적으로 커질 수 있지만, 앞서 언급한 각종 부품의 원가절감 및 제품의 고부가가치화 요소를 감안한다면 V-by-One HS plus가 각 라이센스 사용자에게는 도움이 될 것으로 판단하고 있다.
보다 빠른 속도와 저소비 전력화를 목표로.
V-by-One HS plus 규격은 최근에 사양이 제정되었지만, 자인일렉트로닉스에서는 이미 사양확장에 대한 청사진을 그려 놓고 있다. 현재 검토하고 있는 사양확장은 2가지이다.
하나는 보다 빠른 속도이다. 현재 최대 데이터 전송 속도는 8Gbps인데, 이를 한 단계 더 높여 9Gbps까지 끌어올리는 것을 검토하고 있다. 일반적으로 8Gbps와 9Gbps의 차이는 크지 않아 보일 수 있으나, 현 단계에서는 이 1Gbps 차이의 기술적 장벽이 낮지 않다. 하지만 기술적으로 실현 가능성이 있다면, 9Gbps로 함으로 레인 수를 줄인 용도로까지 넓어질 것이다.
또 하나는 저전력 모드의 도입이다. TV의 Refresh Rate는 항상 최대치를 요구하는 것은 아니다. 예를 들어, 영상 스트리밍 서비스의 썸네일을 표시하는 경우처럼 업데이트 빈도가 낮은 영상이 대상이라면 Refresh Rate를 낮춰도 그 영향은 미미하다. 그러한 경우에는, 사용하는 신호 전송로의 레인 수를 줄이고, 동작하는 송신기 회로의 개수를 줄일 수 있다. 즉, 동일 모드를 적용하는 기간 동안 소비전력을 줄일 수 있다. 앞으로도 업계의 환경 규제는 계속 강화될 것으로 예상 되는바, 이에 대응되는 모드로 계속 검토하고 있다.
도입 검토 및 검증 용도의 평가 보드를 시장에 출시 예정
이 외에도 자인일렉트로닉스는 V-by-One HS plus의 신호 전송 특성을 검증하는 용도로 평가 보드와 평가 칩(TEG 칩)을 출시할 예정이다. 우선 2023년 4분기에 V-by-One HS plus 규격에 맞는 송신기 회로와 수신기 회로를 탑재한 FPGA를 사용한 8Gbit/sec 대응 평가보드 'THEVAHSP'를 출시할 예정이다. 이후 2024년 2분기에는 V-by-One HS plus 규격에 맞는 평가칩(TEG칩)을 채용한 8Gbps 지원 평가보드 'THEVA423/424-V1'도 출시 할 예정이다.
또한, 최대 데이터 전송 속도를 9Gbit/s로 높인 후, 송신기 IC(시리얼라이저 IC) 'THCV425'와 수신기 IC(디시리얼라이저 IC) 'THCV426'의 제품화도 염두에 두고 있다. 제품화 시기는 V-by-One HS plus 규격의 사양 확장 시기에 따라 다르지만, 현재로서는 2024년 4분기를 목표로 하고 있다.