THine Value 實現電視更高的刷新率和更低的功耗！用於內部Interface的「V-by-One HS plus」標準已推出
2023.07.11
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連接電視內部的影像處理器（影像處理SoC）和Timing Controller（TCON）的影像Interface。THine提供該影像Interface的transmitter/receiver IC，並為其技術標準（Standard）提供規格書，在電視領域廣泛使用。該標準/技術名稱為「V-by-One HS」。
在2011年時V-by-One HS開始在業界被廣泛採用。已被連續使用了約12年的時間。因此，業界的許多人將 V-by One HS 稱為「影像De facto interface standard（事實上的規格標準）」。
最近，圍繞這種影像Interface的趨勢發生了變化。有兩種趨勢:一是電視影像畫質進一步提高。具體來說，就是高解析度和高刷新率。 高解析度是從4K（約 4000 x 2000 畫素）到8K（約 8000 x 4000 畫素）的轉變。 高刷新率則是從目前主流的120Hz提升到165Hz或240Hz。刷新率轉向更高的原因之一是考慮安裝「遊戲模式」，該模式在玩電子競技等追求及時性能的遊戲時可有效發揮。市場上已經存在支援高刷新率的PC螢幕「gaming monitor」，但計劃是讓電視能夠在即時性上與gaming monitor進行競爭。近年來，提高商品化電視附加值的觀點備受關注。
另一趨勢則是進一步降低功耗。消費性電子產品的環保法規日趨嚴格，特別是在歐洲和美國，降低電子設備功耗的需求強烈。當然，電視也不例外。因此，電視製造商正在努力降低組成電視的每個元件的功耗。對於影像Interface也期望能夠達到低功耗。電視製造商繼續面臨著一方面被迫降低功耗，同時努力提高性能的困境。
在2011年時V-by-One HS開始在業界被廣泛採用。已被連續使用了約12年的時間。因此，業界的許多人將 V-by One HS 稱為「影像De facto interface standard（事實上的規格標準）」。
最近，圍繞這種影像Interface的趨勢發生了變化。有兩種趨勢:一是電視影像畫質進一步提高。具體來說，就是高解析度和高刷新率。 高解析度是從4K（約 4000 x 2000 畫素）到8K（約 8000 x 4000 畫素）的轉變。 高刷新率則是從目前主流的120Hz提升到165Hz或240Hz。刷新率轉向更高的原因之一是考慮安裝「遊戲模式」，該模式在玩電子競技等追求及時性能的遊戲時可有效發揮。市場上已經存在支援高刷新率的PC螢幕「gaming monitor」，但計劃是讓電視能夠在即時性上與gaming monitor進行競爭。近年來，提高商品化電視附加值的觀點備受關注。
另一趨勢則是進一步降低功耗。消費性電子產品的環保法規日趨嚴格，特別是在歐洲和美國，降低電子設備功耗的需求強烈。當然，電視也不例外。因此，電視製造商正在努力降低組成電視的每個元件的功耗。對於影像Interface也期望能夠達到低功耗。電視製造商繼續面臨著一方面被迫降低功耗，同時努力提高性能的困境。
傳輸速度最大8G bit/秒
影像的高品質化和低功耗化。THine作為電視內部的影像Interface V-by-One HS技術的提供者，將這兩種趨勢視為自己的責任。
為此，THine製定了新的Interface標準「V-by-One HS plus」，作為V-by-One HS的後繼產品（圖1）。
從 2023年6月1日起,我們開始提供license。儘管過去的V-by-One HS仍繼續可以使用，但V-by-One HS規格的新license將停止發行，並將統一到 V-by-One HS plus規格中。在V-by-One HS plus規格中，與V-by-One HS最終版本Ver.1.52完全兼容的「HS模式」以及新添加的「HS plus模式」的兩個定義,讓用戶可以選擇其中一種或兩種模式（圖 2）。
HS plus模式的最大特點是最大數據傳輸速度（頻寬）提升至8 Gbit/秒。 由於傳統的V-by-One HS為4Gbit/秒，因此在HS plus模式下增加了一倍。 透過將傳輸訊號的clock頻率加倍來實現高速化。如此一來，將有可能滿足電視製造商對高畫質和低功耗的需求。下面就以解析度4K、刷新率120Hz的電視為例進行說明。 如果以提高畫質為目的，HS plus模式應用於4K解析度120Hz電視的話，video processor與TCON連接訊號線的lane數保持不變，但您可以升級到8K解析度60Hz的電視或4K解析度240Hz的電視。
另一方面，如果出於降低功耗的目的，將HS plus模式應用於4K解析度120Hz電視，在解析度和刷新率保持不變的情況下，連接video processor和TCON的lane數則可以減半。 減少lane的數量可能會降低video processor的功耗，尤其是在transmitter端（圖3和4）。 透過使用HS plus模式這種方式，擴大了實現更高畫質和更低功耗的可能性。
圖3 將lane數減半
為此，THine製定了新的Interface標準「V-by-One HS plus」，作為V-by-One HS的後繼產品（圖1）。
圖1 V-by-One HS plus規格的標誌
從 2023年6月1日起,我們開始提供license。儘管過去的V-by-One HS仍繼續可以使用，但V-by-One HS規格的新license將停止發行，並將統一到 V-by-One HS plus規格中。在V-by-One HS plus規格中，與V-by-One HS最終版本Ver.1.52完全兼容的「HS模式」以及新添加的「HS plus模式」的兩個定義,讓用戶可以選擇其中一種或兩種模式（圖 2）。
圖2 V-by-One HS plus Standard中各模式的定義
HS plus模式的最大特點是最大數據傳輸速度（頻寬）提升至8 Gbit/秒。 由於傳統的V-by-One HS為4Gbit/秒，因此在HS plus模式下增加了一倍。 透過將傳輸訊號的clock頻率加倍來實現高速化。如此一來，將有可能滿足電視製造商對高畫質和低功耗的需求。下面就以解析度4K、刷新率120Hz的電視為例進行說明。 如果以提高畫質為目的，HS plus模式應用於4K解析度120Hz電視的話，video processor與TCON連接訊號線的lane數保持不變，但您可以升級到8K解析度60Hz的電視或4K解析度240Hz的電視。
另一方面，如果出於降低功耗的目的，將HS plus模式應用於4K解析度120Hz電視，在解析度和刷新率保持不變的情況下，連接video processor和TCON的lane數則可以減半。 減少lane的數量可能會降低video processor的功耗，尤其是在transmitter端（圖3和4）。 透過使用HS plus模式這種方式，擴大了實現更高畫質和更低功耗的可能性。
圖3 將lane數減半
圖4 應用V-by-One HS plus時各元素的波動
V-by-One HS plus 在系統成本方面也具有優勢
對於每個公司來說，如何提高畫質和降低功耗是首要關心的問題，但降低成本也同樣重要。因此，我們將從兩個角度來確認V-by-One HS plus相關的成本因素：影像Interface配置相關的材料成本和V-by-One HS plus規格的license成本。
首先是影像Interface相關的材料成本。雖然HS plus模式將最大數據傳輸速率提高了一倍，達到8 Gbit/秒，但基本的訊號傳輸方式與HS模式相比變化不大（圖5）。
例如，調適方法和編碼方法完全相同。這意味著開發video processor和TCON的LSI製造商以及電視製造商為V-by-One HS世代開發的許多設計資產和製造環境都可以用於V-by-One HS plus。這會降低新Interface的技術轉換成本和初期開發成本。 即使對於成本因素影響較大的連接器和cable，也可以使用與傳統V-by-One HS相同級別的連接器和cable。V-by-One HS加上新定義的「Reference Equalizer」、連接測試規範「Test Pattern」和定義訊號傳輸路徑特性的「Channel Specification」,是建立V-by-One HS plus將速度提高至8 Gbit/秒的高速傳輸技術要素。
此外，符合Interface標準的迴路video processor和TCON的相關成本也不能被忽視。隨著速度的提高，傳輸路徑的減少有助於減少transmitter端（video processor）和receiver端（TCON）的LSI的輸入/輸出引腳數量和封裝尺寸，以及包裝內的die size。因此，可以降低LSI整體的成本（LSI成本降低的因素請見圖4）。
首先是影像Interface相關的材料成本。雖然HS plus模式將最大數據傳輸速率提高了一倍，達到8 Gbit/秒，但基本的訊號傳輸方式與HS模式相比變化不大（圖5）。
圖5 V-by-One HS plus與V-by-One HS主要規格之比較
例如，調適方法和編碼方法完全相同。這意味著開發video processor和TCON的LSI製造商以及電視製造商為V-by-One HS世代開發的許多設計資產和製造環境都可以用於V-by-One HS plus。這會降低新Interface的技術轉換成本和初期開發成本。 即使對於成本因素影響較大的連接器和cable，也可以使用與傳統V-by-One HS相同級別的連接器和cable。V-by-One HS加上新定義的「Reference Equalizer」、連接測試規範「Test Pattern」和定義訊號傳輸路徑特性的「Channel Specification」,是建立V-by-One HS plus將速度提高至8 Gbit/秒的高速傳輸技術要素。
此外，符合Interface標準的迴路video processor和TCON的相關成本也不能被忽視。隨著速度的提高，傳輸路徑的減少有助於減少transmitter端（video processor）和receiver端（TCON）的LSI的輸入/輸出引腳數量和封裝尺寸，以及包裝內的die size。因此，可以降低LSI整體的成本（LSI成本降低的因素請見圖4）。
V-by-One HS plus 的license類型
接下來說明一下V-by-One HS plus 標準的許可費用。 在這個新規格中，每種license類型的定義如圖 6 所示。 對設計 LSI 和 IP 的用戶（LSI 製造商和 IP 供應商）以及使用IP設計 FPGA 的用戶提供付費授權。
與以往不同的是，沒有要設計LSI、IP或FPGA而只想獲得Standard（Standard閱讀許可）的用戶也可以作為「Standard User」付費取得。而使用THine的V-by-One HS/HS plus IC或使用THine授權Licensee提供的V-by-One HS/HS plus IC的情況下，與過往一樣不會收取license費用。
由於license類型與傳統V-by-One HS標準的變化，V-by-One HS plus用戶承擔的直接和間接license成本可能會變得比較大。然而，考慮到上述各部件的成本降低以及增加產品高附加值等因素，THine相信V-by-One HS plus將為每個Licensee做出成功的貢獻。
圖6 V-by-One HS plus 的license類型
與以往不同的是，沒有要設計LSI、IP或FPGA而只想獲得Standard（Standard閱讀許可）的用戶也可以作為「Standard User」付費取得。而使用THine的V-by-One HS/HS plus IC或使用THine授權Licensee提供的V-by-One HS/HS plus IC的情況下，與過往一樣不會收取license費用。
由於license類型與傳統V-by-One HS標準的變化，V-by-One HS plus用戶承擔的直接和間接license成本可能會變得比較大。然而，考慮到上述各部件的成本降低以及增加產品高附加值等因素，THine相信V-by-One HS plus將為每個Licensee做出成功的貢獻。
更高的速度和更低的功耗就在眼前
雖然V-by-One HS plus標準剛剛制定，但THine已經描繪了擴展規格的藍圖。目前有兩個規範擴展正在規劃中。
一是進一步提高速度，目前最大數據傳輸速度為8Gbit/秒，但我們正在考慮將其提高到9Gbit/秒。雖然8Gbit/秒和9Gbit/秒之間的差異可能看起來很小，但現階段這個1Gbit/秒差異的技術障礙並不小。一旦將9 Gbit/秒這個技術實現,將可減少lane數並擴大應用範圍。
另一個是導入低功耗模式。電視刷新率並非總是處於最大值。例如在更新頻率較低的影像傳輸或顯示縮圖的時候，即使降低刷新率影響也很小。在這種情況下，可以減少要使用的訊號傳輸lane的數量以及操作的transmitter迴路的數量。換句話說，在相同模式的期間可以減少功耗。預測未來業界團體對環境規範將會繼續趨嚴謹，所以我們正在繼續考慮透過這種模式來幫助達到效果。
一是進一步提高速度，目前最大數據傳輸速度為8Gbit/秒，但我們正在考慮將其提高到9Gbit/秒。雖然8Gbit/秒和9Gbit/秒之間的差異可能看起來很小，但現階段這個1Gbit/秒差異的技術障礙並不小。一旦將9 Gbit/秒這個技術實現,將可減少lane數並擴大應用範圍。
另一個是導入低功耗模式。電視刷新率並非總是處於最大值。例如在更新頻率較低的影像傳輸或顯示縮圖的時候，即使降低刷新率影響也很小。在這種情況下，可以減少要使用的訊號傳輸lane的數量以及操作的transmitter迴路的數量。換句話說，在相同模式的期間可以減少功耗。預測未來業界團體對環境規範將會繼續趨嚴謹，所以我們正在繼續考慮透過這種模式來幫助達到效果。
評估導入、驗證之用的評價板投入市場
此外，我們還計劃推出用於驗證V-by-One HS plus的訊號傳輸特性等目的的評價板和評價chip（TEG chip）。首先，我們預計在2023年第四季推出一款包含符合V-by-One HS plus標準transmitter和receiver的FPGA, 支援8Gbit/秒的評價板「THEVAHSP」。之後，我們還將在2024年第二季發布包含符合V-by-One HS plus標準的chip（TEG chip）, 支援8Gbit/秒的評價版 「THEVA423/424-V1」。
在將最大數據傳輸速度提高到9 Gbit/秒的同時，我們還正在考慮將transmitter IC (serializer IC) 「THCV425」和receiver IC (deserializer IC) 「THCV426」產品化。儘管產品化的時間取決於V-by-One HS plus標準的擴展時間，但目前擬訂於2024年第四季發表。
以上
在將最大數據傳輸速度提高到9 Gbit/秒的同時，我們還正在考慮將transmitter IC (serializer IC) 「THCV425」和receiver IC (deserializer IC) 「THCV426」產品化。儘管產品化的時間取決於V-by-One HS plus標準的擴展時間，但目前擬訂於2024年第四季發表。
以上