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淺談高頻概念與高頻PCB製作

高速傳輸大量資料的需求，帶動著USB4、HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器相繼問世。舉例來說，HDMI 2.1在4個通道上傳送速率可達12Gbps；最新USB4規格讓傳送速率最快可支援40Gbps，Thunderbolt™ 4 埠具有與 Thunderbolt™ 3同樣的40Gbps頻寬。當訊號速度持續加快時，如何降低雜訊干擾成了重要課題。 圖1：HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器   現階段，線纜連接器必須克服許多高頻信號問題，包含：衰減（Attenuation）、反射損失（Return Loss）、耦合問題（Crosstalk）、阻抗（Impedance）、走線（Trace）以及走線長度。然而，多少頻率以上稱之為高頻呢？400MHz、1GHz、5GHz還是10GHz呢？   如何避免反射波長 其實，高頻的定義可以看成是否有反射發生：當電磁波在介質（空氣或PCB）上傳遞的時候，如果是連續介質，則不會反射；撞到不連續介質時，若沒有反射發生，則該頻率在這個介質上視為低頻；反之，若產生了反射，則視為高頻。因此，我們常常會聽到一種說法：「反射與波長有關」。 電磁波的傳遞速率又該如何跟波的運動結合呢？電磁波在空氣或真空中的傳遞速率為光速 而電磁波在介質中傳遞的速率為 [...]

邁向高解析／高更新率／高動態對比 影音傳輸介面驗證挑戰更棘手

本篇文章同步刊登於新電子科技雜誌 2018年9月號（總號第390期）   觀賞一場身歷其境的世界盃足球賽已不再是一場遙不可及的夢，隨著民眾對影音品質的要求日益提升，各種顯示技術邁向高解析度、更快的更新頻率、高動態對比發展，並針對支援4K／8K甚至10K影像提出最佳解決方案。目前主流的有線影音傳輸介面，包含HDMI、DisplayPort、Thunderbolt等技術，各自有不同的規格特色及發展願景。而在技術推陳出新的同時，廠商在產品開發過程亦會遇到不少技術驗證上的困難點，本篇文章將分享各傳輸技術的演進，並針對不同技術問題提出解析與建議。   DisplayPort技術演進與驗證困難點 數位影音介面DisplayPort（簡稱DP）是由影像電子標準協會（Video Electronics Standards Association；VESA）於2006年制定，主要用於顯示器等裝置的連線，一推出即受到Dell、HP、AMD、NVIDIA等全球知名廠商的青睞，在當年就有採用 DisplayPort技術的產品推出，像是液晶螢幕、筆電、及顯示卡等。 DisplayPort從1.1規格支援2K解析度以及聲音傳輸，到2009年發布的1.2規格，由原有的單通道頻寬2.7Gbps增加到5.4Gbps，解析度更達到4K60，另支援3D功能、High Bit Rate Audio以及單獨使用一個DP接口，即可同時驅動多台螢幕的多螢幕顯示功能（Multi [...]

高速傳輸技術介面新霸主：Intel再創Thunderbolt「一線」生機

雖然Intel早於2009年就首次對外界宣布Thunderbolt技術，當時研發代號稱為Light Peak的高速傳輸技術與解決方案；但直到2011年，Thunderbolt技術才正式應用在Apple一系列的新款Mac系統上，並因此一炮而紅。然而，由於系統規格與線材成本方面等因素，使得Thunderbolt技術在市場上的滲透率始終無法有效提升，亦缺乏相關週邊產品的開發支援。   時至2013年；基於Intel自身力拱的Ultrabook概念，電腦終端產品逐漸朝向輕薄、短小的設計方向發展以及日益劇增的多媒體傳影音傳輸需求，對於擁有高速傳輸技術特性的Thunderbolt來說，終於是集合了天時、地利、人和等因素，不但能為新一代產品在設計上提供更多的可能性外，在市場的滲透率也期待在2013下半年開始提升，整體產業規模也預計同時發酵。值得注意的是，Intel近期更進一步發布第二代的Thunderbolt技術規格，除了帶大家體驗20 Gbps的雙向資料傳輸高頻寬、同步傳輸並顯示高達4K的高畫質影片外，更可以向下相容於目前Thunderbolt 1.0的纜線、儲存以及顯示螢幕等連接裝置。 從技術面來看，Thunderbolt不僅能同時傳輸資料與高畫質顯示畫面，更突破性的把PCIe的介面從內部匯流排拉到外接來使用，讓原本可以裝置在PCIe介面上的各種產品，皆可應用在Thunderbolt上。換言之，Thunderbolt技術能將圖像處理器、記憶體以及螢幕顯示裝置等週邊應用全部整合至單一介面，取代現行的其他匯流排裝置如DVI、SATA、USB或HDMI等等，成為個人電腦或筆電對外連結的單一匯流排。這不但能提升不同裝置間的互聯及互通性外，更為輕薄短小的系統設計提供一項更靈活簡化的薄型化解決方案。於此同時，相關Thunderbolt認證也將成為必要且不容小覷的過程，而百佳泰身為Thunderbolt微軟作業系統主機裝置測試實驗室，將完整提供Thunderbol認證測試與專業諮詢服務，協助相關廠商進行認證測試以符合Thunderbol規格要求並迅速取得標誌使用權。   隨著越來越多微軟作業系統x86的主機裝置、電腦、螢幕以及筆記型電腦相繼提供Thunderbolt技術，並整合相關系統支援、晶片模組與週邊應用，Thunderbolt高擴充性的應用將挾帶高頻寬的壓倒性優勢，成為革命性的高速傳輸技術介面。透過高速全雙向雙工的10Gbps頻寬（目前的版本）並結合PCIe和DisplayPort雙重技術協定，單單運用一條Thunderbolt即能進行資料數據（PCIe）與高畫質視訊（DisplayPort）的傳輸。未來在20 Gbps速率的版本推出後，更能讓主機在把4K影像播放到螢幕時，同步傳輸到儲存裝置，滿足使用者在大量高畫質影音資料傳輸與播放上的需求，可望為Thunderbolt與4K電視帶來新的雙贏局面。   另外，透過菊花鏈裝置架構、電纜或光纖傳輸線材以及高同步低延遲的訊號橋接時間等效能優勢，Thunderbolt技術讓單一介面就能連結多元的週邊裝置以及各種拓撲結構，進而研發開創新的電腦設計模組與架構。也就是說，個人電腦或主機裝置將可透過由Thunderbolt連接的儲存裝置與螢幕顯示器等周邊裝置，進行最多六台裝置的串聯，提升不同使用情境的擴充規模。 由於Thunderbolt相關平台、裝置以及成本都已陸續到位，屆時將有更多產品會導入Thunderbolt技術進行設計研發與應用。而當各廠商蓄勢待發欲將自家產品搭載Thunderbolt技術時，就必須面對Intel對於Thunderbolt所推出的一系列認證測試與作業系統支援等不同的驗證階段。依據Intel的政策，Thunderbolt產品皆需經過測試認證才能上市，而 Thunderbolt認證計畫的目的即是為協助廠商所研發設計的Thunderbolt裝置或周邊產品能符合Intel統一公布的認證標準規範，使順利通過認證的裝置能有效地與特定操作系統進行高速互聯溝通，造就絕佳化的傳輸介面使用者經驗。 除了提供Thunderbolt認證計畫與相關裝置的前測流程，百佳泰也同時一站到位地可執行HDMI與DisplayPort等標準認證，亦針對不同的裝置，提供您最全面性的相容性測試服務，讓您的產品能完整相容於其他各式的Thunderbolt裝置。透過最專業的Thunderbolt技術諮詢顧問，我們為您的產品在認證測試前就能即時發掘錯誤並找出可能肇因，進而除錯提出解決方案，最後也協助您確認相關認證測試的文件以利提交認證申請。 [...]