众IC制造商下注第三代串行数字接口

不久前举行的美国广播工作者协会(NAB)展上出现了一大亮点，即：针对新兴的第三代串行数字接口(3G-SDI)标准，芯片制造商们纷纷推出各自具有竞争性的解决方案。

美国国家半导体公司(NSC)发布了据称是全球首款面向3G-SDI的端到端解决方案；赛灵思公司在NAB上展示了一组基于其Virtex-5系列FPGA的参考设计；Altera公司也展示了一个之前就已推出的方案。虽然从目前来看，芯片组和FPGA之间的竞争异常激烈，但也有业内人士认为，由于芯片制造商之间的“竞争性合作”，两种方案在被称为“智能分割”的设计环境中可能会实现共存。

2006年末，电影电视工程师协会(SMPTE)批准了新的3Gbps SDI标准SMPTE-424M。这个第三代串行链接标准有望把高端影视环境中现有的HDTV传输速率翻倍，据说还可以全面提高网络中的广播传输质量。

主要的影视中心和电视网络公司紧跟3G-SDI潮流，为正处于芯片行业停滞期的半导体制造商们描绘出一幅诱人前景。多家ASIC、ASSP和FPGA供应商们纷纷希望能够在在高端广播设备中占得“先机”，但并非所有公司都能够从中受益。

关键的串行/解串器产品在这场竞争中“令人垂涎”。Gennum和NSC等多家公司，都正在或已经计划推出针对3G-SDI的分立式串行/解串器方案，而Altera和赛灵思则将该技术嵌入在自己的FPGA产品中。

Envisioneering Group研究主管Richard Doherty认为，短期内还无法预测谁是最终的赢家。“一些人会使用NSC产品，另一些则会使用FPGA。这将是一场长时间的拉锯战。”

“在我看来，选用哪种产品取决于具体应用，两种技术都有发展空间。”广播视频设备供应商Harris公司广播通信部业务开发副总裁Stan Moote表示。FPGA更适于包含多个通道的较高端系统，而ASIC和ASSP可能更适于通道较少的系统，Moote指出。

NSC接口部门营销主管Stephen Kempainen表示，该公司注意到市场正在向“智能分割”方向转变，其面向模拟处理的广播芯片组就可与第三方FPGA协同工作。NSC的3G-SDI 串行/解串器负责模拟功能，而FPGA将完成繁重的数字处理任务，如光栅支持、扰频、CRC和行号插入。“我不认为两者存在冲突，”Kempainen说，“我们与赛灵思和Altera进行合作，这是竞争性的合作。”

对于系统公司和芯片制造商们来说，SDI有庞大的市场机遇。据市场研究公司SCRI International报告显示，广播设备市场总规模正在以每年5.3%速率增长，预计今年将达到104亿美元。

SDI是串行数字接口的英文简称，出现在大型影视公司和电视网络中的信号分配放大器、视频路由器、制作切换台、相机和其它设备中。在电视演播室或相关设施中，SDI通过75欧姆同轴电缆在短距离内发送未经压缩的数字视频信号。

但目前使用的HD SDI的带宽不足以满足新型的视频应用要求。SMPTE 292M标准的HD SDI传输未压缩的视频信号时标称速率为1.485Gbps。

SMPTE 373M(有时被称为双链路标准)是目前使用的一个过渡性标准，它把两条HD-SDI电缆组合起来提供2.97Gbps的数据速率。3G-SDI规范仅使用一条75欧姆同轴电缆就能达到同样的速率。

这个新标准能以最高60帧/秒的速度串行传输1080p(垂直分辨率为1080线逐行)未经压缩的视频信号。今天，影视中心制作的是1080p的视频内容，但发送到家庭时的格式却仍然为1080i (隔行)或720p。因而，3G-SDI技术的第一个目标应用是数字电影，以1080p格式制作的分辨率更高的视频内容会使其大大受益，NSC广播视频产品营销经理Michael Hendricks表示。

下一步是把该技术推进到更宽的网络。目前，双链路HD-SDI技术能够以大约25帧/秒的速度传送1080p视频内容，其发展的目标是使该速度达到50-60帧/秒，Hendricks说。以高帧率制作1080p分辨率的视频内容，之后下行转换到1080i或720p，这样做能改进HDTV传输的图像质量，而且比起交叉转换技术来说需要完成的处理也较少，他指出。

虽然不能称全部，但是至少大多数主要的影视中心和电视网络公司期望从双链路SDI转移到3G-SDI技术，Harris公司的Moote透露。“这样的选择显而易见——它降低了成本并简化了配线。但广播领域不会一夜之间发生重大变化。”他说，“在设备完成升级并做好部署准备之前，我们仍然要继续观察一段时间。”

表一：不同标准的SDI速率及支持的视频格式。

图：SDI板布局的前后对比。

芯片解决方案

芯片制造商们已经在为这一天做准备。去年，Mindspeed Technologies公司推出了一款面向3G-SDI的视频电缆驱动器；近日，该公司又推出了一款双输出视频电缆均衡器。

去年9月，加拿大Gennum公司推出包含GS2974A均衡器、GS2975A时钟恢复器(Reclocker)和GS2978电缆驱动器在内的HD-LINX III芯片组，成为另一家率先登台的供应商。

该芯片组与处理串行/解串功能的FPGA协同工作，Gennum公司视频产品部营销主管Alan Ferguson表示。随着时间的发展，Gennum公司还计划为3G-SDI开发自己的串行/解串器件。“FPGA并不是万能的。”Ferguson表示，“我们认为我们能以一种更高性价比的方式实现这部分功能。”

Altera公司技术营销经理Tim Do自然不同意这种看法。“如果你要实现3G-SDI及相关功能，最好是使用FPGA。”Do表示。

Altera公司在早些时候推出了基于FPGA的SDI MegaCore方案，能在同一收发器引脚上支持SD-SDI、HD-SDI和3G-SDI。它与Gennum和NSC等公司提供的基于模拟技术的电缆均衡器和驱动器协同工作，Do介绍道。

在这次NAB展上，Altera的竞争对手赛灵思展出了一套基于其Virtex-5 FPGA的参考设计。据赛灵思称，ML571评估板将使OEM们从双链路HD-SDI转换到抖动性能得到改进的3G-SDI。

该评估板可充当专业广播和数字电影应用的互操作测试平台。“好莱坞的一些后期制作公司对3G-SDI很感兴趣。”赛灵思公司广播垂直营销部高级经理Paolo Masini透露。

NSC期待凭借包含3G-SDI芯片组和多速率串行/解串器的端到端方案，在NAB上引发业界关注。该公司面向串行/解串的产品包括带集成型电缆驱动器的LMH0340 3G串行器、以及带有时钟恢复器串行环路穿越的LMH0341解串器。这些器件可与Altera和赛灵思的FPGA协同工作。

更简单的电路板布局

该架构采用了一种专有技术，把串行器和FPGA之间的并行总线从20位单端接口简化为5位低压差分信令(LVDS)接口，Hendricks介绍。反过来，由于这种做法减少了串行器、解串器和FPGA之间的导线数量，因此又简化了电路板布局，他指出。

NSC的3G-SDI芯片组包含LMH0344自适应电缆均衡器、LMH0346低功率时钟恢复器，以及LMH0302电缆驱动器，其应用范围涉及路由、分发、视频制作和图像处理。每种器件都支持SMPTE-424M标准，并可实现1080p视频的串行传输。

据NSC声称，LMH0344能自适应和均衡从143Mbps到2.97Gbps的信号，LMH0346可通过对输入信号的自动检测和重新定时来降低高频抖动。

LMH0302可以利用直流电驱动75欧姆的传输线路，数据传输速度高达2.97Gbps。在待机模式，用户可通过节能引脚关闭输出驱动器，把能耗降低到76mW。

作者：马立得