2017.07.26
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1991년 자인 일렉트로닉스의 전신인 자인 마이크로시스템 연구소 설립。설립 당시에는 '반도체 벤처 기업의 깃발'으로、산업에서 큰 관심을 받았습니다。그 계기가 된 것은 LVDS 대응 SerDes IC(이후、LVDS SerDes IC로 표기)의 제품화。이것은 많은 PC 메이커 및 TV 메이커에 채택됩니다、자인 일렉트로닉스는 큰 도약을 이룬다。이번에는、이 LVDS SerDes IC 개발 배경 및、다음 제품 배포 등에 대해 설명。
디지털 기기는 그 등장 이후、항상 처리 성능을 계속 높여 왔습니다。예:、마이크로프로세서의 연산 성능이 지수적으로 증가함、메모리의 저장 용량이 두 배로 증가함、액정 패널의 디스플레이 해상도(픽셀 수) 향상、이미지 센서의 촬상 화소수는 확대의 일도를 이루고 있다。이러한 각 기능의 성능이 향상되면、그 기능을 연결하는 신호 배선에는 고속화가 요구된다。단위 시간에 보내야 하는 데이터의 양이 증가하기 때문。

그런데、신호배선의 고속화는 한 줄줄이 되지 않는다。신호 배선을 통해 흐르는 데이터는 디지털 신호이지만、실제로 아날로그 동작을 하기 때문。신호가 둔해져 데이터를 올바르게 전송할 수 없거나、옆을 흐르는 신호 배선의 데이터와 혼신해 버리거나、외부에 전자기 노이즈(EMI)를 방사하는。

이런 "신호를 올바르게 전송할 수 없다"는 문제는、1990년대 중반 부근에서、디지털 장비 개발 현장에서 다발하기 시작했습니다。실제로 문제를 해결할 수 없음、노트북의 출하를 할 수 없게 된 메이커도 있었을 정도다。한 경우에、노트북용으로 대량 주문한 액정 패널이 트러블 발생으로 가는 곳을 잃어버린、곤란한 액정 패널·메이커가 저렴하고 시장에 투입했기 때문에、액정 패널의 시장 단가가 폭락하는 상황이 발생했습니다。

LVDS가 구세주에게

zoom이런 문제를 해결하는 구세주가 된 것이 1995년에 등장한 LVDS 물리층을 사용한 시리얼라이저(Serializer)와 디시리얼라이저(Deserializer)、즉 LVDS SerDes IC。

LVDS 물리 계층、진폭이 350mV로 작은 차동 전송 기술이다(그림 1)。

진폭이 작기 때문에、신호 전환 속도가 빠르다、고속 전송 가능、소비 전력이 낮음。더 차동 방식이기 때문에、공상 노이즈를 취소하는 동시에 EMI를 줄일 수 있습니다。전통、사용된 TTL/CMOS 레벨의 단일 종단 전송 방식에 비해、EMI를 억제하면서、수십 배 높은 데이터 전송 속도를 낮은 전력 소비로 얻을 수 있음。현재는、LVDS 물리 계층의 데이터 전송 속도는、표준 규격 "ANSI/EIA/TIA-644"에서 최대 655Mbit/s로 정해져 있지만、실제로는 몇 Gbit/s의 용도에도 적용됩니다。

LVDS SerDes IC가 처음 채택된 것은、노트북 그래픽 컨트롤러 IC 및、그 액정 패널에 탑재한 액정 컨트롤러 IC를 연결하는 화상 룰렛 잘하는 방법용 배선이다。즉、액정 패널과 본체를 연결하는 '힌지부'를 통과하는 배선이다(그림 2)。
zoom


채용된 당시의 노트북용 액정 패널의 화소수는 1024×768픽셀(XGA)。색 깊이는 RGB 각 6비트、픽셀 속도가 65MHz였다。이 경우、이미지 룰렛 잘하는 방법의 데이터 전송 속도는 1.3Gbit/s에 도달。병렬 버스 구성을 채택하는 기존의 단일 종단 전송 방식에서는、대응하기 어렵다。거기서 LVDS SerDes IC가 구세주로 등장했습니다。

zoom1.3Gbit/s 이미지 룰렛 잘하는 방법 신호、4레인 LVDS 신호로 전송하여 해결했습니다(그림 3)。

특히、RGB 각 6비트 이미지 데이터와 수직 동기(V) 신호、수평 동기(H) 신호、D 신호의 21비트를 3레인으로 전송、남은 1레인에서 클럭 신호를 보내는 구성。

자인이 등장하고 도약

자인 일렉트로닉스가 LVDS SerDes IC를 시장에 출시한 것은 1997년 2월。이것이 노트북이나 PC용 액정 모니터에 많이 채용되었다。

그 당시、경쟁사들은 이미 LVDS SerDes IC를 제품화했지만、자인 일렉트로닉스 제품、구색이 풍부했던 것 외에、EMI가 낮음、지터 특성이 뛰어나다는 특징이 있었다。이런 점이 평가됨、일본 국내의 대형 PC·메이커에 채용되었다。추가 이후、모든 선도적인 민생 장비 제조업체의 평면 TV에 채택됨。정확히、LVDS는 자인 일렉트로닉스의 대명사가 된 것입니다。

물론 디지털 기기의 고성능화는 멈추지 않는다。액정 패널의 픽셀 수가 계속 증가함。XGA 다음은 SXGA(1028×1024픽셀)、그 다음은 UXGA(1600×1200픽셀)、또한 그 다음은 WUXGA(1920×1200) 같은 상태。색도도 RGB 각 6비트에서 RGB 각 8비트로의 전환이 당연했습니다。그에 따라、이미지 룰렛 잘하는 방법의 데이터 전송 속도가 증가함。

8B10B 변조 방식 적용

이미지 룰렛 잘하는 방법 가속화、액정 패널의 대형화가 진행되면、기존 LVDS SerDes IC에서는 데이터 전송이 어려워집니다。왜냐하면、데이터 신호와 클록 신호의 동기화가 어려워지기 때문。

zoom위에서 설명한 LVDS SerDes IC에서、병렬 버스처럼、데이터 및 클록 신호를 별도의 차동 라인으로 전송。이 때문에、더 빨라질수록、전송 파형의 둔화나 혼란이 발생하기 쉬워진다。패널의 대형화로 케이블이 길어지면、전송 경로 길이의 차이가 발생하기 쉽습니다。이 결과、데이터 신호와 클록 신호의 수신 타이밍이 어긋나면、데이터를 올바르게 전송할 수 없습니다。

여기서 데이터 신호와 클럭 정보를 하나의 차동 라인으로 전송하는 "임베디드 클럭"기술이 등장한다。둘 다 같은 차동 라인으로 보내기、데이터 전송 속도가 높아도、데이터와 클럭의 수신 타이밍이 어긋나는 것은 논리적으로 일어날 수 없다。이것으로 영상 룰렛 잘하는 방법의 고속화에 대응할 수 있게 되었다。

그러나、평면 TV 해상도는 1920×1080픽셀(HDTV)로 증가、프레임 속도는 2배속(120프레임/초)、4배속(초당 240프레임 증가)、해상도는 3860×2160 픽셀(4K2K)로 증가했습니다。결과、룰렛 잘하는 방법송 속도는、추가 가속화가 필요함。

거기、통신 인프라와 고성능 컴퓨팅 등에서 사용되는 고품질 데이터 전송 기술인 '8B10B 변조 방식'의 차례가 된 셈이다(그림 4)。

zoom자인 일렉트로닉스는、이 방법을 도입한 SerDes IC를 'V-by-One® HS'라는 이름、2007년에 기술 사양을 공개함。당시의 데이터 전송 속도는 최대 레인당 3.75Gbit/s에 도달했습니다、매우 빠르다(그림 5)。

여러 차선을 사용하면、데이터 전송 대역폭을 크게 넓힐 수 있음。2009년에 제품화한 후、1920×1080 화소의 HDTV 대응 액정 TV에서 2배속이나 4배속의 기종이 잇따라 등장。이를 받아 채용이 단번에 퍼졌습니다。플랫폼 TV 시장 확대에 역점을 샀다。

앱은 이미지 전송뿐 아니라

LVDS 및 V-by-One® HS 제품화、자인 일렉트로닉스는 액정 패널용 룰렛 잘하는 방법 IC 메이커의 제일인자로서의 지위를 확고하게 했다。현재는、평면 TV에만 머물지 않음、다기능 프린터(MFP)、자동차용 영상 기기、보안 카메라、머신 비전용 카메라와 같은 이미지/영상 룰렛 잘하는 방법에서 사용됨。

그러나、여기서 주의하시기 바랍니다.、LVDS 및 V-by-One® HS는 모두、결코 이미지/룰렛 잘하는 방법용 기술이 아님。LVDS도 8B10B 변조 방식도、일반적인 데이터 전송 기술。따라서、A 지점과 B 지점을 연결하는 일반 고속 인터페이스에도 적용 가능。

그럼、LVDS 및 V-by-One® HS와 같은 SerDes IC를 어떤 용도로든、사용 방법、전자 기기 설계자는 큰 이점을 얻을 수 있는가。향후、각 SerDes IC에 대해、자세히 설명하겠습니다。

(계속)

※SerDes란?、시리얼라이저/데시리얼라이저(Serializer/Deserializer)의 약어
※LVDS란?、(Low Voltage Differential Signaling)의 약자