新一代高速資料介面將推升車載、網通設備內部資料傳輸速率。由於車載影音系統、4G小型基地台須傳輸並處理的資料量倍增，因而帶動資料介面翻新需求；相關晶片業者正分頭布局數位汽車音訊匯流排，以及JESD204B介面解決方案，以迎合市場趨勢。
汽車、網通設備資料介面展現新風貌。在汽車方面，隨著車載資訊娛樂(IVI)系統引進高清晰度(HD)音訊、語音辨識等先進功能，汽車內建的麥克風與揚聲器數量、布線重量及設計成本也巨幅攀升；為此，亞德諾(ADI)已攜手車廠開發出數位汽車音訊匯流排(Automotive Audio Bus, A2B)方案，將逐步取代傳統類比介面，進而提高頻寬、縮減布線重量。
與此同時，看好小型基地台(Small Cell)將在4G、5G異質網路基礎建設中扮演要角，相關晶片商也紛紛聚焦JESD204B資料介面設計，期簡化小型基地台中大量類比資料傳輸、轉換及處理流程。
小型基地台和多重輸入多重輸出(MIMO)天線等下一代網路技術已點燃巨量資料(Big Data)商機，促使德州儀器(TI)發動新一波系統單晶片(SoC)攻勢，將改以支援JESD204B傳輸介面，簡化過去類比數位轉換器(ADC)、現場可編程閘陣列(FPGA)和SoC的資料傳輸模式，並將以高資料採樣率(Sample Rate)特點，在巨量資料市場搶占先機。
JESD204B介面加持 小基站資料傳輸一路暢通
德州儀器資深科技委員會委員暨應用協理鄭曜庭(圖1)解釋，巨量網路資料已是趨勢，因此現在的多核心數位訊號處理器(DSP)要能應付大量的資料處理才行。舉例來說，載波聚合(CA)利用頻寬整合來提升傳輸速率，MIMO在收發端更是利用多個天線來接收和傳送訊號，讓DSP須要在短時間內處理大量的基頻訊號。
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| 圖1 德州儀器資深科技委員會委員暨應用協理鄭曜庭表示，JESD204B介面可解決高速資料傳輸瓶頸。 |
鄭曜庭進一步表示，以往，ADC和處理器所支援的傳輸介面不同，因此須要透過LVDS介面將資料轉給FPGA或特定應用積體電路(ASIC)，然後再透過PCIe和EMIF等技術轉由處理器處理。隨著基地台網路負荷量日益增重，同時還要面臨體積縮小和功耗難題，上述方式會延長資料處理時間，恐不足以應付大資料量時代發展趨勢。
JESD204B介面可協助ADC和處理器以單一傳輸介面直接溝通，裝置商不僅省下FPGA方案三倍的處理時間、占位空間及成本，且JESD204B每瓦的資料採樣率表現比LVDS更佳，消耗功率也較低，相當適合高速傳輸應用(圖2)。因此，德州儀器日前發表的SoC--66AK2L06打破設計格局，支援JESD204B介面，接腳數相較於過去的解決方案更少，進一步降低成本和節省電路板空間。另外，該顆單晶片還整合數位前端(DFE)，大幅減輕類比前端(AFE)的處理負擔。
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圖片來源：TI官方網站
圖2 JESD204B設計架構圖 |
鄭曜庭指出，市場上訊號頻段多元，如全球行動通訊系統(GSM)、寬頻分碼多重存取(WCDMA)、長程演進計畫(LTE)。DFE的概念就是讓ADC先大量取樣各種頻段訊號，再透過DFE進行數位訊號取樣，相當適合不同的基地台設定，也能滿足現今基地台的網路流量。
不僅電信網通設備開始引進新型資料介面，車載系統亦掀起數位音訊介面導入熱潮，藉以替換既有的類比介面，達到更高傳輸頻寬及成本效益。看準此一趨勢，亞德諾搶先發表A2B介面，可望大幅減輕布線負擔，並提供50Mbit/s高頻寬，有助車廠兼顧語音系統品質與成本。
車載語音應用挑戰激增 新A2B匯流排登板救援
全球主要車廠正一窩蜂投入發展智慧汽車，並將關鍵IVI系統的影音及操作體驗視為決勝重點，加緊布局高清晰度音訊播放、語音控制人機介面，以及基於麥克風陣列的主動式消噪(Active Noise Cancellation, ANC)解決方案。然而，此將導致汽車內建麥克風與揚聲器數量、布線重量及設計複雜度遽增，使車廠面對線材成本、整車耗能飆升的嚴峻挑戰。
為克服此一難題，ADI汽車電子事業部大中華區市場經理許智斌(圖3)表示，歐美、日本、中國大陸車廠和一級(Tier 1)供應商，早在2?3年前就攜手ADI開發下世代汽車音訊介面，目標除提高傳輸頻寬外，更重要的是聚焦在降低電纜線重量，以提高汽車燃油效率並減低成本。近期ADI已成功發表頻寬達50Mbit/s、支援單一無屏蔽雙絞線和高可擴充性菊花鏈(Daisy Chain)拓撲的A2B數位匯流排，並已陸續通過車廠及Tier 1業者認證，將開創車載音訊系統設計新局面。
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| 圖3 ADI汽車電子事業部大中華區市場經理許智斌認為，A2B係ADI專利，未來有適當合作機會，不排除展開授權計畫。 |
據悉，傳統類比介面因頻寬不足，需要更多對纜線才能傳輸大量音訊資料，加上系統業者為解決雜訊干擾問題，不得不採用外部繞有屏蔽層的線材，導致整車設計成本及重量一路飆升(圖4)，逐漸背離終端市場對價格的期望。
許智斌強調，在綜合考量IVI音響品質及物料清單(BOM)成本之下，車廠將加速從類比轉換至數位介面的腳步。其中，美國松下汽車系統公司(PASA)已率先表態將透過A2B打造高性能、輕量化且低成本的IVI，並用以串連微機電系統(MEMS)麥克風陣列，再搭配相關演算法實現主動消噪、波束成形(Beamforming)功能，進一步改善語音辨識系統精準度。此外，各國一線車廠也紛紛計畫在2015~2016年引進A2B方案。
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資料來源：ADI
圖4 (a)傳統汽車音訊介面及布線架構；(b)新型A2B設計架構 |
事實上，近來在車載介面設計領域還有一個備受期待的新技術--乙太網路音訊/視訊橋接(Ethernet AVB)，其傳輸頻寬最高達100Mbit/s，可支援全高畫質(FHD)影音內容，恐擠壓A2B需求。
不過，許智斌分析，相較於影像應用，目前車載音訊設計需求更為龐大，且Ethernet AVB初期導入成本較高，因此A2B可望在市場先一步起飛，未來則將與Ethernet AVB方案並行，分別肩負音訊及影像資料傳輸功能，讓IVI設計成本效益最佳化。
綜上所述，受惠於高速資料傳輸介面的技術革新，網通設備業者和汽車製造商將能加速實現高速、低成本的系統設計，一方面滿足市場對提升資料傳輸頻寬的渴求，另一方面又能壓低總體物料清單(BOM)成本，以促進終端產品降價，擄獲更多消費者目光。