HDMI、Type-C、SerDes​、LVDS等协议及传输接口芯片解析

数据在两个设备之间传输或者同设备内部连接传输音视频等高速信号数据时，需要有规范的传输协议。目前最主要的接口传输标准包括DP、eDP、HDMI、USB等。

DP、eDP协议作为高性能显示领域的主流协议，在高清晰度、高传输速率方面优势明显，支持多种其他协议不具备的显示功能（例如动态刷新率、多视频流MST功能）、支持USB直插。DP协议兼容USB Type-C接口，接口形态向USB Type-C统一及接口传输速率不断提高。

1、HDMI

HDMI：一种高速的音视频信号传输标准，包括HDMI接收芯片及发送芯片。因为HDMI标准需要支付昂贵的专利费用，并且在更高速传输需求出现后存在技术实现难题，由VESA组织领导的众多厂商希望推出技术性能更优并且更开放的标准，因此DP标准应运而生。

2、DP

DP：一种传输协议，在个人电脑广泛应用。DP协议与其它传输协议（如 VGA，DVI，LVDS，HDMI，MIPI 等）进行信号转换时需要使用Converter芯片。

3、Converter芯片

Converter芯片：在视频显示传输中用到的接口种类繁多，主要接口类型包括HDMI（推出于2002年）、DP（推出于2006年）、USB（推出于1996 年）等，而高清图像、数据在不同接口或传输协议之间的转换日益频繁，催生对显示接口转换器的大量需求。

Converter芯片被广泛应用于各类电子设备及相关配件产品中，以解决设备内部或设备间视频协议接口不匹配的问题。VR/AR产品作为特殊应用场景下的电子产品，需要在小尺寸面板（2寸左右）上实现2K及以上的分辨率规格，且作为穿戴式产品，对其功耗（发热）要求更加严苛。

协议转换芯片可实现主流显示接口间高效率、低能耗的信号转化，是显示接口转换器的核心部件。Converter芯片涉及DP、HDMI、LVDS、VGA、MIPI等协议，主要应用领域是笔记本电脑、移动设备、VR/AR设备、汽车电子以及配件等。

Converter芯片主要玩家包括德州仪器、龙迅股份、硅谷数模和谱瑞。

MIPI转DP的converter芯片厂商包括硅谷数模、德州仪器、谱瑞、龙迅等，其应用领域主要为笔记本、平板或其他需要高分辨率显示的移动设备。MIPI协议是为移动设备和嵌入式系统制定的接口标准，其中MIPI DSI（Display Serial Interface），为显示接口标准用于连接显示屏幕。

MIPI D-PHY较于传统LVDS具有更高数据传输量（带宽）以及更少的配线数优势，这使得MIPI D-PHY成为VR/AR 面板的主要通讯接口。

4、Repeater芯片 

在个人电脑中传统的数据传输标准是USB协议，自USB 3.0开始到现在，数据传输速率从5Gbps、10Gbps提升到20Gbps甚至更高，因此出现了确保信号在不同设备中的传输时不会发生信号衰减及丢失的需求，也就是Repeater芯片的需求出现了。

Repeater芯片：重定时器芯片，涉及USB和DP协议，应用领域主要是笔记本电脑、台式电脑等高速数据接口、扩展坞、线缆等。当高速信号传输距离大于15cm，也就是端口与CPU之间距离大于15cm，需要重定时器芯片来提高信号强度。台式机和服务器是重定时器芯片的主要使用场景。

随着电子产品性能不断提升，设备之间的数据传输速度也不断提升，高速信号在通过电缆或印刷电路板时衰减现象愈加严重，信号的传输经常成为整个计算机体系的数据通信效率短板。为保证信号在CPU、GPU等高性能计算单元以及与周边设备相互传输数据时保持信号完整，Repeater芯片不可或缺。

谱瑞、瑞昱、硅谷数模拥有全球Repeater芯片90%的市场份额，其中谱瑞的全球市场占有率接近40%，瑞昱、硅谷数模基本相当，瑞昱市占率约 27%，硅谷数模的市占率约25%。

5、USB Type-C

 USB Type-C：一种传输协议。由于消费者对电子产品中统一传输接口的需求，USB Type-C技术和标准的市占率快速提高。iPhone 15的数据线也改成了type-C。USB Type-C接口能够满足数据、视频、音频信号传输以及充电的需求。

USB Type-C接口已逐渐成为手机、笔记本电脑等产品的标配。2022年10月，欧洲通过法案规定，从2024年底开始，所有便携智能设备新机都必须使用USB Type-C接口；从2026年起，笔记本电脑充电器也都将使用USB Type-C作为标准接口。USB Type-C接口的统一将为端口控制芯片带来新的增长动力。

6、Controller芯片

Controller芯片：端口控制芯片，功能是控制接口及充电电压电流识别。以 USB Type-C端口控制芯片为例，主要用于Type-C接口正反插识别和充电电压电流协商，实现数据正常传输，避免电压电流的不匹配，在笔记本电脑、Chromebook等便携式产品中广泛使用。Controller芯片还涉及PD协议，应用领域主要是笔记本电脑、台式电脑、配件等。

赛普拉斯、TI具备行业先发优势，建立了USB Type-C接口完整的产品组合，垄断USB 3.2及以下标准全球市场份额的70%以上。其中，赛普拉斯的全球市场占有率常年保持在50%左右，位居行业首位。

7、汽车SerDes

高速SerDes：汽车智能化的不断提高，汽车对于显示、智能操控等方面的需求越来越类似于手机或电脑等设备，在汽车内部大量数据交互、高速数据传输的需求也在迅速提高。汽车SerDes可应用于车内显示屏的显示主控芯片，应用于传感器、摄像头与CPU之间的高速数据互传的USB接口芯片等。

8、TCON芯片

LVDS协议：该标准于20世纪90年代推出，随着显示行业整体呈现出向超高清、低蓝光、高刷新率、窄边框等方向升级的趋势，主处理器与面板之间的传输带宽也需要极大的提升，传统的LVDS传输协议已不能满足高清显示需要。而eDP协议标准于2008年推出，能够在降低系统成本、功耗和尺寸的同时增加新的系统功能。

用户对于屏幕分辨率要求的不断提升，采用eDP接口协议的TCON芯片将成为主流趋势。在笔电领域，全球eDP TCON芯片市场主要为谱瑞、联咏、硅谷数模等。

当前，显示行业整体呈现出向超高清、低蓝光、高刷新率、窄边框等方向升级。TCON芯片作为显示器内部重要的有源元件，是显示面板的主控芯片，也是高清显示屏的中枢大脑。随着用户对于屏幕分辨率要求的不断提升，采用eDP接口协议的TCON芯片将成为主流趋势。全球eDP TCON芯片市场主要为谱瑞、联咏、硅谷数模。

9、PD3.1快充协议

PD3.1是目前USB PD快充领域最先进的协议标准，它定义了最高可达240W可扩展功率范围的充电能力。扩展功率范围（EPR）意味着扩展充电能力，可大幅提高快充设备的充电功率，实现快速、安全充电；可使用PD 信息更新芯片固件（PDFU方式）是端口控制器固件升级标准，具备此功能使终端能安全可靠更新控制器固件，是中高端电脑产品必备功能。

内置 AUX/Debug Pin/SBU脚位多路复用开关，并集成供电电路控制开关 （VBus Load Switch）可以有效节省终端厂商的物料成本。

审核编辑：刘清