難以想像沒有 HDMI（高(gāo)畫質多(duō)媒體介面）的(de)日子裡我這種遊戲迷要怎麼辦。 還記得(de) HDMI 是作為 RCA 電纜的(de)升級品在 1080P 還盛行的(de)日子裡進入大(dà)眾視野。從各種資料來源連接到顯示器，傳統電纜的(de)數量快(kuài)速增加。世紀之交後的(de)數位革命使安裝變得(de)簡單，減少了(le)混亂和(hé)事故連接的(de)發生。但最令我高(gāo)興的(de)還是 HDMI 說明(míng)我們將電腦和(hé)遊戲系統與電視整合在一起。
圖片來源：AVS 論壇
人(rén)們對電視的(de)需求不滿足於 1080P，這意味著 HDMI 必須通(tōng)過當下(xià)的(de) 2.1 規範。4K 視頻所需求的(de)更快(kuài)刷新率和(hé)大(dà)量音(yīn)訊通(tōng)道是功能擴增的(de)主要原因。HDMI 乙太網（1.4版本）就是一個應用(yòng)案例。我們可(kě)以在同一根電纜上使用(yòng)短時間的(de)高(gāo)速資料（100 Mbit/s），這樣裝配齊全的(de)設備便可(kě)以將網路內容編入媒體播放機或遊戲控制台的(de)內容中，從而使我們獲得(de)更加身臨其境的(de)體驗。
圖片來源：HowStuffWorks
越來越小的(de)插座
人(rén)們總是期待 USB 能變得(de)更小，對 HDMI 而言也(yě)是如此。手機將主場固定在了(le)個人(rén)電子設備中，這導緻同樣的(de) 19 針不得(de)不放置在更小的(de)空間內。想必我們資深的(de) PCB 設計師都知道這意味著什(shén)麼。隨著我們深入到令晶圓廠頭疼的(de)領域，PCB 設計變得(de)更加困難。當連接器主體在引腳上閉合時，容差會變小。HDMI 1.0 引腳到引腳的(de)間距為 0.5 mm。較新版本的(de)間距為 0.4mm，但仍然有一排引腳非常易於扇出。Micro HDMI 採用(yòng) USB-C 的(de)方式，在相同的(de) 0.4 mm 的(de)引腳到引腳間距上使用(yòng)兩排引腳。
對電路闆的(de)影(yǐng)響
一般而言，0.4mm 的(de)間距可(kě)以達到 16 mil；典型 Class 2 過孔的(de)焊盤是 18mil – 在不計算(suàn)間距「反焊盤」的(de)情況下(xià)。在這些 PCB 焊盤之間放置一個 4mil 的(de)阻焊層，餘下(xià) 12mil 供我們設計。根據 IPC 標準，我們還需將焊盤縮小以獲得(de)阻焊層擴展的(de)空間，這便佔據了(le)另外的(de) 4mil。 現在，我們隻有 8 mil 的(de)焊盤寬度，這便是引腳的(de)典型寬度。那麼，我們在哪裡填錫呢(ne)？
低科技含量的(de)由類似於絲網印刷工藝製成的(de)液態感光(guāng)成形（LPI）阻焊劑會使設計變得(de)複雜。工廠很大(dà)可(kě)能會求助於一次燒掉一個開口的(de)鐳射直接成像（LDI）工藝。掩膜定義和(hé)放寬也(yě)是可(kě)行的(de)選擇。請注意! 一些晶圓廠供應商的(de)技術領先於 IPC 曲線，可(kě)以透過使用(yòng) LPI 工藝進行 3mil 擴展。但是 4mil 的(de)鋪設仍然是最好的(de)做(zuò)法，其要求更多(duō)的(de)在於粘附而不在於焊錫橋預防。在這種規模的(de)設計上，差之毫釐，失之千裏。
其他(tā)
較小的(de) HDMI 版本具有所有相同的(de)電路，但是兩倍的(de)扇出令人(rén)更加頭疼 。四個差分(fēn)對在設計時就像親兄弟(dì)一樣，在長度匹配、佈線層、阻抗和(hé)過孔計數方面都一模一樣。顯示埠、DVI 和(hé) MIPI 及其他(tā)所有相機或顯示協定對設計都很挑剔。我認為那些設計顯卡和(hé)/或晶片的(de)人(rén)實在太不容易了(le)。期望能出現極端的(de)限制，使設計在 1mil 網格上滿足匹配要求。兩排交錯的(de)引腳可(kě)以充分(fēn)展示我們對鬆散耦合差分(fēn)對的(de)創造性彎曲的(de)實力。除非不得(de)不縮小尺寸，我們一定要堅持使用(yòng)常規尺寸的(de)插座和(hé)連接器。
Pro Tips：HDMI 標準包括連接器指針的(de) 10,000 插入/拔出可(kě)靠性要求。 工廠的(de)選擇性電鍍硬金可(kě)能是一筆相當大(dà)的(de)額外費用(yòng)。
除去電氣和(hé)物(wù)理(lǐ)限制方面，各種不同版本的(de) HDMI 是對於我們而言的(de)另一大(dà)挑戰：是否具有乙太網選項，以及不斷增加的(de)畫面播放速率和(hé)解析度。在沒有多(duō)次佈線研究的(de)情況下(xià)，視頻通(tōng)常很難確定。HDMI 在對支援硬體和(hé)協定本身都處於顛覆性的(de)時刻到來，使一切變得(de)更加複雜。我們仍然無法預測十年後的(de)發展，一如十年前我們想不到當今的(de)變化(huà)。
回顧
我曾經在 2013 年幫助 Google 開發 Chromecast 的(de)媒體串流播放器，它的(de)工作包含從小螢幕的(de)串流媒體娛樂到電視的(de)共用(yòng)體驗。對於小小的(de)播放器而言，空間就是一切。我盡力在 6 層的(de)空間裡保持元件的(de)靠近和(hé)佈線的(de)遠離。
圖片：此連接器纏繞在 PCB 上，頂部和(hé)底部有引腳。
而這個小配件恰恰反映了(le) PCB layout 中的(de)一個經典問題：晶片供應商對於連接處理(lǐ)器（SOC）和(hé)主記憶體（DDR）已經有了(le)一個非常完美(měi)的(de)解決方案，同時還有快(kuài)閃記憶體、無線電、電源管理(lǐ)、HDMI 和(hé) USB 埠以及各種機械結構中的(de)附帶電路。
SOC 到 DDR 解決方案是一個抵消的(de)對稱佈局，其兩側都有一個通(tōng)孔而中間則有一個核心過孔，就像一個雙頭雪(xuě)人(rén)。經過嘗試，1-4-1 層疊是最便宜的(de)解決方案。
問題在於晶片供應商在參考設計中使用(yòng) 16 mil 焊盤作為核心過孔。但是對於他(tā)們而言，價格和(hé)最高(gāo)收益率是至關重要的(de)。因此實際上他(tā)們隻能透過 18mil 焊盤來實現。而較大(dà)的(de)焊盤會破壞接地平面，超出模擬所能接受的(de)範圍。
我們能怎麼辦？我們隻能與供應商坐(zuò)下(xià)來討論解決方案。我們最終放寬了(le)最小環形圈的(de) break-out 參數，並且隻在特定區域和(hé)必要層使用(yòng) 16 mil 焊盤。其他(tā)一切則按照(zhào)主流的(de)處理(lǐ)辦法進行，我們不得(de)不對專案進行了(le)一次小規模的(de)重新設計。
未來發展
4K 已經過時了(le)，我的(de)孩子們看的(de)都是8K的(de)電視。目前的(de)計畫是引入更多(duō)的(de)頻寬來贏得(de)回頭客，根據網上已知的(de)可(kě)靠來源：
「取代 HDMI 的(de)一項提議稱為 Super MHL，由三星、索尼、東芝、諾基亞和(hé)晶片製造商 Silicon Image 提供支援。它的(de)目標是 8K 視頻，這是一種未來幾年內預計不會出現的(de)新格式，它提供的(de)圖像解析度是當今最好的(de)高(gāo)清電視的(de) 16 倍。它基於已經存在的(de) MHL 標準，這您可(kě)能還沒有遇到過。 MHL 透過手機上的(de) USB 連接器將視頻發送到平闆顯示器......」
在目前可(kě)預見的(de)有線未來中，我們的(de)生活會充滿 RCA、VGA、USB、DVI、Thunderbolt、DP 和(hé)/或 HDMI 電纜、變壓器、轉換器、分(fēn)離器和(hé)集線器。然而，對於 Firewire 一代人(rén)，未來掌握在自己手中。
原文出處
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譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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