與行動裝置共舞　DisplayPort/HDMI亦步亦趨

2009-05-19

侯俊宇

搶搭行動裝置順風車，各種高速傳輸介面如雨後春筍般問世，包括有線/無線通用序列匯流排、IEEE 1394、PCIe、HDMI、DisplayPort及PCMCIA等，皆積極進軍相關市場。除了USB已順利成為手機必備傳輸介面之外，其他傳輸介面支持者也都對行動裝置興趣濃厚，其中尤以HDMI與DisplayPort的纏鬥最為激烈。

隨著易網機(Netbook)與智慧型手機市場日益蓬勃，行動裝置對高速傳輸介面的需求也與日俱增，讓原本各擁山頭的介面技術爭相搶攻此一商機。其中，又以高畫質多媒體介面(HDMI)的進展最為迅速，如稍早時戴爾(Dell)、華碩等廠商所推出的小筆電，即已內建HDMI介面(圖1)；此外，其他個人電腦(PC)業者亦全力推動HDMI進入可攜式裝置市場。

資料來源：戴爾、華碩
圖1 戴爾與華碩推出之小筆電產品，已陸續開始內建HDMI介面，顯見PC領域也已成為HDMI攻佔的目標之一。圖左為戴爾10吋小筆電Inspiron Mini 10、圖右為較早問世之華碩10.3吋N10J-A1。

然而，起步較晚的DisplayPort也不讓HDMI專美於前，負責制定DisplayPort標準之視訊電子標準協會(VESA)在2009年1月大動作介紹DisplayPort介面標準的發展狀況和未來前景，並已於今年第一季完成DisplayPort 1.2介面規範標準。

雖然不如HDMI已有諸多一線廠商採用，但由於瞄準之市場頗有不同，HDMI在家電、DisplayPort在PC端的應用，一般預料初期仍屬井水不犯河水、各自稱雄。尤其對DisplayPort業者來說，以取代數位視訊介面(DVI)(圖2)和顯示器內部的低電壓差分訊號(LVDS)數位介面為出發點，可以讓PC周邊如液晶顯示器(LCD)使用較少的零件數量，節約成本，也同時可以減輕系統重量，因而成為DisplayPort急起直追的優勢所在。

資料來源：維基百科
圖2　自1999年制定至今超過10年的DVI，雖已廣泛應用於液晶顯示器、投影機等顯示設備上，但面臨更高效能、更低成本與更形輕巧的DisplayPort強勢挑戰，最終似乎也只有退位一途。

值得注意的是，儘管今日視訊傳輸技術兩大陣營已經劍拔弩張，卻仍有廠商與消費者不解，為何PC須採用DVI/DisplayPort介面；而消費性電子(CE)則採用HDMI？分設兩種介面與端子之真正原因何在？不能以單一標準同時適用的原因為何？對此，一般的認知為：PC須相容類比VGA(圖3)，但CE則無；相對來說，CE須時時留意數位版權管理(DRM)之內容保護，而PC則免。同樣的，CE領域由於大多要同時播放聲音與影像，因此視訊介面須同時附加音訊功能；但PC的影、音功能卻為各自獨立，因此才會需要兩種數位視訊介面來因應不同需求。

資料來源：維基百科
圖3　在PC領域大行其道多年的VGA，可能成為首波被逼退的視訊傳輸介面之一。

不過，這樣的說法，卻很快遭到推翻。VESA推出DisplayPort之初，就明示將提供音訊資料傳輸功能，顯見不願被畫分在家電市場之外。反觀HDMI陣營，在較佳的市占為支撐下，也決定加速進軍PC市場。

情勢發展至此，一場橫跨PC、CE之新世代數位視訊介面大戰正式開打。HDMI在順利攻下易網機灘頭堡後，未來計畫持續強化在PC周邊之布局，希望除了既有家電市場外，也能延伸觸角，一舉囊括更多市占。

HDMI來勢洶洶　家電/PC齊頭並進

自2002年制定後，陸續獲得各大消費性電子產品製造商如日立(Hitachi)、Panasonic、Quasar、飛利浦(Philips)、新力(Sony)、東芝(Toshiba)等廠商支持的HDMI，是一種全數位化影像和聲音傳送介面，可以針對家電影音產品傳送無壓縮的音訊及視訊訊號。特別因為音訊和視訊採用同一條纜線，大為簡化了系統的安裝，也有助於該技術在機上盒(STB)、DVD播放機、電視遊樂器、數位音響與數位電視上之應用。值得一提的是，HDMI近期在PC領域之投入也頗為積極，希望透過高達5Gbit/s的頻寬，搶下更多市占率。

家電戰場已有斬獲

HDMI之所以會獲得多數家電大廠支持的原因，除了頻寬提升、影音一體以外，由於HDMI同時提供智慧財產權的保護技術--高頻寬數位內容保護(High-Bandwidth Digital Content Protection, HDCP)，讓數位版權受到保障，自然也成為家電廠商首選。

圖4　HDMI Licensing, LCC總裁Steve Venuti認為，在CEC、影音效能高度提升的優勢之下，HDMI在家電市場的滲透率將只增不減。而再加上PC周邊的延伸應用，他對HDMI未來之普及同樣頗為樂觀。

此外，由於HDMI 1.3支援消費性電子控制器(CEC)，讓使用者未來僅須透過單一遙控器，即可控制所有支援CEC的裝置，對消費者更是一大利多，進而帶動HDMI的熱潮。

HDMI推廣業者、美商晶鐌(Silicon Image)全資子公司HDMI Licensing, LCC總裁Steve Venuti(圖4)指出，在HDMI陣營的規畫中，乃希望藉由CEC單一遙控器，自動分辨家中所有支援HDMI規格之終端裝置，再透過高畫質接收器/顯示器播放影像。此外，CEC亦可同時支援系統開關、錄影/播放、按鍵控制、控制選單等功能。

不過，Venuti也不諱言，由於各家電廠商將CEC視為與競爭對手拉開差距之關鍵技術之一，因此業者常因此內建專屬控制指令，以致於相容性遲遲未能拓展。儘管如此，HDMI Licensing, LLC依舊積極定義整合性的指令平台，盼藉由打造共通的指令控制，可使不同廠牌但具備CEC之終端裝置得以相容，進而擴大HDMI規格之普及廣度。

事實上，2009年1月，亞德諾(ADI)才發表了整合CEC控制器與類比介面的高彩(Deep Color)HDMI接收器，試圖藉此擴展其Advantiv先進電視解決方案產品陣容。

在此接收器產品中，亞德諾除滿足CEC遠端控制需求外，也特別強調符合歐盟法規能源之星(Energy Star)。該款具有CEC功能之高彩HDMI接收器，乃是一組具有三個12位元170MHz類比數位轉換器(ADC)的高彩HDMI接收器，而其他競爭元件則多在8位元或10位元的色彩深度下運作。

另外，在高度整合後，該接收器減少的元件數量多達五個，有助於減少高畫質電視(HDTV)的物料成本及功率消耗成本。

HDMI快步搶進可攜式裝置

而為了強化在行動裝置上的表現，HDMI陣營近期也動作頻頻，希望加速相關發展。Venuti便指出，截至2008年為止，全球已有超過八百五十家HDMI介面之授權廠商。且若根據市調機構In-Stat之統計數據，2008年搭載HDMI介面產品之出貨量已達二億二千九百萬個，預期2009年即將突破三億個，2010年更可望成長到十億個。

Venuti分析，以應用類別來說，HDMI早期確以家庭影音產品為主，包括DVD播放器與數位電視都是主力，但今日已逐漸延伸到個人電腦與周邊產品、機上盒等之上。Venuti也預估，未來，行動裝置將是最主要的方向之一，包括可攜式多媒體播放器(PMP)、數位攝影機等都有發展契機。

Venuti強調，依HDMI的介面設計(圖5)來看，不但比過往的VGA或是DVI都要來得輕巧，且在HDMI 1.3版本中，更已將單一頻寬從165MHz提高到340MHz，傳輸速率從4.95Gbit/s提升至10.2Gbit/s，解析度亦躍至1,080p，在在讓HDMI成為高畫質(HD)內容的重要推手。也因此，Venuti極為看好HDMI之未來表現。

資料來源：維基百科
圖5　HDMI 1.3版已經問世，除了強化頻寬與傳輸速率外，小且的接頭也有助進軍行動裝置市場。

同樣看好HDMI在可攜式裝置表現的，還有矽智財(IP)供應商美普思(MIPS)。該公司在2009年3月時宣布推出包含控制器與實體層之40奈米HDMI 1.3介面IP。此外，該公司亦同時宣布與恩智浦(NXP)共同成功開發業界首款45奈米HDMI 1.3接收器IP解決方案。

市場研究機構In-Stat之數據指出，今日幾乎100%的數位電視都已採用HDMI連接埠，且此介面正快速擴展至機上盒、DVD播放機和可攜式聯網裝置等產品。

MIPS類比事業群嵌入式周邊和數位IP總監Luis Laranjeira認為，近期可攜式電子裝置，如攝影機、數位相機、和PMP等，都會是HDMI之新興應用領域。

Laranjeira樂觀預估，在2007～2012年間，全球搭載HDMI介面產品的出貨量將以23%的年成長率速度持續增加。到2012年時，HDMI在PMP的滲透率更將達到10%。

Laranjeira進一步解釋，由於可攜式產品追求輕薄短小的外型，部分更注重成本考量，促使可整合到系統單晶片(SoC)中的低電壓解決方案需求不斷成長。而該公司由於特別針對可攜式傳輸應用中的HDMI技術強化其連接性與低電壓，因此將有助設計人員之開發。

此外，此IP具備類比可程式化的能力和可建置HDMI規範子集的能力，設計人員能針對不同應用選擇特定功能，以進一步降低晶片面積和功耗。Laranjeira表示，透過該公司的HDMI解決方案，不管是傳統接收或是新興行動消費性應用，美普思都可提供客戶所需的IP。

不過，儘管對HDMI之未來頗為看好，但不敵現實及類比事業群之虧損，美普思將類比事業群割售給新思科技(Synopsys)，美普思在HDMI領域的投入也即將成為絕響。

2009年5月時，美普思宣布該公司以2,200萬美元現金將類比業務售予新思科技，此次出售包括類比數位轉換器(ADC)、數位類比轉換器(DAC)、音訊編解碼器和電源管理等系列的類比產品矽智財權，也包括HDMI領域。

美普思總裁暨執行長John Bourgoin表示，該公司雖仍看好HDMI等類比事業領域，但因經濟衰退等外在因素，最終只好忍痛出售。

至於推動HDMI不遺餘力的創始元老之一晶鐌，早於2008年12月時就發布其225MHz HDMI 1.3版的實體層(PHY Layer)解決方案。該解決方案包括HDMI 1.3發射器實體層半導體和配套HDMI 1.3鏈路層IP核心，可應用於消費性電子產品和高階行動設備。

加緊腳步衝市占　DisplayPort啟征途

除了HDMI以外，另一為人熟知的視訊傳輸介面標準，即為DisplayPort。相較於HDMI獲得創始七元老日立、三菱電機(Mitsubishi Electronics)、飛利浦、美商晶鐌、新力、湯姆遜(Thomson)、東芝多來自家電領域，DisplayPort陣營則以戴爾、惠普(HP)和聯想等PC龍頭為主要支持者。從支持者類型亦可看出，DisplayPort多以PC為發展溫床。

可惜的是，DisplayPort雖獲得不少重量級廠商加持，但該技術卻因為遲遲未能與時俱進，在2007年4月制定1.1版本後，一直到2009年3月才敲定1.2版本，也白白錯失兩年擴大市占之良機。

不過，儘管如此，DisplayPort依舊獲得不少廠商支持，其中更以控制器機晶片業者態勢最為明確。控制器晶片廠商認為，DisplayPort免授權費、免會費之成本優勢，將有助此技術加速起飛。部分廠商甚至樂觀預期，最快在2009年下半年，就會看到DisplayPort鹹魚大翻身。

成本優勢難以抗拒

在談DisplayPort的成本優勢之前，先討論HDMI的相關付費模式，將有助於理解DisplayPort為何如此受到重視。

正如前文所述，HDMI乃是由七家公司所共同制定，而這七家公司中，又由美商晶鐌掌握HDMI之核心技術，該公司同時也是全球最大的HDMI控制晶片供應商。而為了推廣HDMI標準，美商晶鐌又成立一個全資子公司，亦即HDMI Licensing, LCC。該子公司專門負責HDMI標準的更新，設備商的推廣，以及對各種搭載HDMI產品的認證和測試工作。

然而，若欲進行相關設備的導入，廠商勢必須要支付一定金額的費用予HDMI Licensing, LCC，收費項目包括每年10,000～15,000美元的HDMI授權費、15,000美元的HDCP授權費、每台7,500美元的相容性測試費、1,800～6,600美元不等的重測費用。此外，每台用於商業化的設備，還須要額外繳納15美分的專利費和4美分的HDCP專利費。而若使用HDMI的商標，則每台設備另須繳納5美分。依此粗估，廠商在每個HDMI硬體之成本至少增加20美元以上，因此對HDMI收費標準的責難聲浪不斷。

反觀DisplayPort，制定組織VESA並不針對DisplayPort之使用收取任何版權費用，惟參與規範制定之廠商會自行決定是否收費，由各公司自行制定。因此若具一定規模或實力，使用DisplayPort之廠商也有可能毋須繳納任何費用。

圖6　Analogix台灣事業發展暨現場應用工程總監王元(左)表示，成本低廉、技術規格又毫不遜色，是該公司看好DisplayPort的最大原因。圖右為Analogix在台代理商益登科技業務五處林義崇。

無晶圓晶片設計業者Analogix台灣事業發展暨現場應用工程總監王元(圖6左)即指出，HDMI對價格競爭激烈、產品單價迅速下滑的PC周邊產品明顯不利，將有礙於HDMI在PC產品的普及；但對利潤豐厚的家電產品來說，HDMI則可望順利普及。

值此消費信心衰退之際，多數廠商對成本之拿捏備加關注，王元表示，而DisplayPort由於具有低成本之優勢，因此有利該標準之起飛。就技術規格來看，兩者各有千秋，但若加入成本因素，DisplayPort則明顯地占了上風。

王元進一步分析，若再將應用領域設定於行動裝置，由於對成本之考量更加敏感，因此包括易網機、筆記型電腦等，自然更加適合DisplayPort之應用。

事實上，除了DisplayPort之外，由其延伸出來的Mini DisplayPort(圖7)技術，也以免授權費之姿崛起，盼能夠加速其市占率之擴增。Mini DisplayPort是蘋果(Apple)在2008年10月所獨立發表的技術，該接口是一個微型版本的DisplayPort，目前多為取代先前的Mini-DVI、Micro-DVI與DVI，應用於MacBook、MacBook Air與MacBook Pro等產品中。

資料來源：蘋果
圖7　Mini DisplayPort是蘋果力推的視訊傳輸介面之一，該介面採取免授權費的方式，希望搭上DisplayPort的順風車。

Analogix在台代理商益登科技業務五處林義崇(圖6右)補充說，從以上各廠對DisplayPort之態度可以看出，具有成本優勢之DisplayPort，將可望在視訊傳輸介面掀起另一股旋風。

高速頻寬有助立足

隨著各種高畫質多媒體內容陸續問世，視訊傳輸介面表現的好壞，也成為勝負關鍵。DisplayPort初問世時即可提供高達10.8Gbit/s之傳輸速率；而HDMI 1.2a約為4.95Gbit/s，HDMI 1.3則以10.2Gbit/s略遜於DisplayPort 1.0。

在影音呈現方面，DisplayPort可支持WQXGA+(2,560×1,600)、QXGA(2,048×1,536)等解析度呈現，與HDMI 1.3之2,560×1,600、1,920×1,080相較，可說是不遑多讓。

另外，林義崇也說，不讓HDMI專美於前，DisplayPort也允許音訊、視訊共用一條線纜。但DisplayPort還另外提供一條1Mbit/s之輔助通道，可以作為語音、視訊等低傳輸數率之傳輸通道，亦可用於部分遊戲控制。

值得一提的是，看好DisplayPort之市場發展，Analogix不但早於2008年10月推出DisplayPort發送晶片、並經過VESA認證，接收器產品也成功打入LCD市場，可望吸引更多客戶採納。王元透露，隨著DisplayPort的蓬勃發展，該公司將陸續推出一系列產品線，相信可針對目前易網機、行動聯網裝置(MID)、PMP、智慧型手機、薄型電視、投影機、筆記型電腦與顯示器等提供較佳的多媒體解決方案。

其他如Genesis、瑞昱半導體等，也都陸續宣布獲得VESA認可，推出DisplayPort相關控制晶片產品。

談取代還太早　共榮共存為必經之路

雖然從技術規格來說，DisplayPort隸屬為一類內部/外部介面標準，可同時支援內部和外部互連，也同時支援單一線纜、影音同時傳輸等功能，更具有成本優勢；不過，HDMI問世較久，已打造完整產業生態系統，再加上核心廠商為後盾，實力不容小覷。

一般認為，HDMI與DisplayPort未來仍將維持雙線並行，且原先所畫下之「PC適合DisplayPort、CE專用HDMI」之界線也將被打破，兩者間之競爭態勢將更激烈。而為搭上此波商機列車，國內量測廠商與驗證服務實驗室也都紛紛加碼布局。

量測/服務廠商兩邊押寶

圖8　安捷倫電子量測事業群總經理張志銘說，各種數位量測需求從未真正消失，因此該公司也不會因為大環境變化而停下腳步。

台灣安捷倫(Agilent)日前即宣布位於中壢之數位量測實驗室將開始提供包含SATAIII、USB 3.0、 DisplayPort與其他先進數位纜線量測服務，要為先進技術之加速普及盡一分心力。

安捷倫電子量測事業群總經理張志銘(圖8)說，該公司是目前業界唯一能夠同時具備完整的發射器與接受器的技術應用及量測儀器的廠商，透過各式高效能量測儀器之協助，可為客戶提供高速數位量測解決方案。張志銘透露，針對此領域之硬體設備，該公司先後投資了將近100萬美元，以完整打造此實驗室，並提供各式先進需求。

圖9　安捷倫電子量測事業群行銷處副總經理羅大鈞透露，看好各式先進數位量測之需求，該公司大手筆在此時期提供多元量測服務。

安捷倫電子量測事業群行銷處副總經理羅大鈞(圖9)進一步說明，繼2005年上海、2007年北京、2009年深圳之後，台灣安捷倫也同步強化目前的實驗室服務，擴增了數位量測應用，其中包含了最新的USB 3.0測試、熱門的DisplayPort測試、SATAIII測試，以及市場需求殷切的數位纜線的測試解決方案。羅大鈞認為，繼USB 3.0版本日前底定之後，各式量測需求也水漲船高；而DisplayPort由於順利獲得PC大廠認同，近期聲勢高漲；SATAIII在高速傳輸上之應用，更早已獲得儲存裝置業者之加持，自然有助擴大商機。

羅大鈞表示，從在數位量測實驗室中加入各式先進量測服務即可看出，這是安捷倫總部樂觀積極看待台灣產業的顯例，不但證實國內原始設備製造商(OEM)之出貨實力已獲得國際大廠矚目，測試需求則成為預測未來商機之最佳指標。羅大鈞分析，近年PC出貨成長趨緩，但高達九成之PC仍由亞洲製造、出廠，因此為滿足亞洲製造商在出貨前之量測需求，相關測試服務自然是有增無減。

此外，羅大鈞認為，儘管外在環境波動大，但多數客戶對未來之研發仍不手軟，因此挑選此時機提供數位量測服務，仍是利大於弊。他也相信，該公司的數位量測服務將可在近期為有心開發USB 3.0、DisplayPort、SATAIII或是數位纜線之業者，提供更完整的解決方案。

根據了解，安捷倫目前提供應用工程師到府的技術量測與展示機試用的服務，亦可直接前往安捷倫中壢辦公室，並獲得專業應用團隊駐守之服務(圖10)。