一、概述
CH6002是联阳半导体推出的一款1进4出HDMI2.0b有源分配芯片。联阳半导体成立于1996年,是一家专业的Fabless IC设计公司,在PC及NB控制芯片领域具有深厚的技术积累。
芯片采用128-pin LQFP封装(14×14mm,含ePAD),工作温度范围-20℃~+70℃,满足商用级设备部署要求。
二、芯片定位与核心架构
CH6002定位为高性能1分4 HDMI2.0b有源分配控制芯片,专为四路同步显示场景设计。
从功能模块来看,其核心单元构成如下:
- TMDS收发前端:1路HDMI2.0b输入,4路HDMI2.0b输出;
- 视频处理引擎:色彩空间转换(CSC)矩阵与4:1降缩放;
- 协议处理模块:HDCP中继/转换引擎(含预编程密钥);
- 信号调理单元:自适应输入均衡与可编程输出驱动;
- 存储单元:内置EDID RAM,省去外部EEPROM;
- 控制接口:I2C/DDC/HPD控制接口,支持两线串行编程。
芯片支持软件模式控制,通过PCSCL/PCSDA引脚进行寄存器读写,PCADR引脚用于选择I2C设备地址(0x58或0x5A),便于多器件总线共存。
三、核心技术特性
1. 高速传输与高色深
CH6002单通道最高支持6.0Gbps信号速率,三通道总有效带宽18Gbps,完全符合HDMI2.0b规范。该带宽能力可承载4K×2K@60Hz 2D视频及4K×2K@30Hz 3D视频。色深方面最高支持36位(12bit/色),能够呈现更细腻的色彩渐变层次。
2. 灵活的视频处理能力
芯片集成可编程CSC色彩空间转换矩阵,支持RGB与YCbCr 444/422/420格式间任意转换。同时搭载4:1降缩放(Down-scaling)功能,可将4K2K内容实时转换为1080P输出,适配老旧显示设备。
值得关注的是,CH6002的四路输出可独立选择直通、CSC处理或降缩放模式。系统会依据每台下游显示设备的EDID信息及线缆物理长度,自动匹配最优输出信号格式与摆动幅度。这种独立通道配置能力在多屏异构场景(如新老显示器混用)中具备很高的实用价值。
3. 完善的HDCP兼容体系
CH6002在RX端与TX端均集成预编程HDCP密钥与纯硬件HDCP加解密引擎。支持HDCP2.2/1.x的接收、发送与中继(Repeater)全链路功能。此外,针对封闭系统应用,芯片还支持HDCP2.2到1.x的协议向下转换,可解决老旧HDCP1.x显示器无法识别新版HDCP2.2信源的兼容性问题。潜创微作为全球HDCP2.2协会会员,在相关策略配置方面具备专业经验积累。
4. 高可靠性信号完整性设计
芯片内部集成自适应输入均衡器,可同时补偿长距离劣质线缆与短距离高衰减场景下的TMDS信号损耗,确保高频分量有效恢复。输入终端阻抗支持自动校准,输出端TMDS电流幅度与源端阻抗均可通过寄存器独立编程,以匹配不同PCB走线拓扑与连接器插损,在高数据速率下保持最佳信号眼图裕量。根据规格书,芯片ESD耐压达HBM 3000V / MM 200V,具备良好的工业级抗静电能力。
5. 系统集成度优化
CH6002内置EDID RAM,用户可通过固件编程将EDID数据写入芯片内部存储,省去了外接EDID ROM的物料与布线成本。芯片同时集成SCDC数据结构(Status and Control Data Channel),保障4K@60Hz等高带宽内容在HDMI2.0规范下的握手稳定性。此外,收发两端均支持主动源端/接收端检测功能,当输入端口无有效TMDS信号时,芯片可自动进入低功耗待机状态。
四、典型应用场景
CH6002适用于需要单路高清信号源同步驱动多台显示设备的场景,例如:
- 商业多屏展示:商场、酒店、展厅的数字标牌系统;
- 会议室多屏方案:会议主机同步输出至主讲屏及侧方辅助屏;
- 教育培训:教师终端信号分配至多块学生显示屏或录播设备;
- 医疗影像诊断:超声仪、内窥镜等信号同步显示于诊断室与操作室多块监视器;
- 工业监控中心:控制主机信号覆盖多区域观测大屏;
- 高端家庭影院:实现多房间影音同步或画中画扩展显示。
五、电气与功耗特性
根据规格书实测数据(RGB-444 8bit格式,1路RX+4路TX全开,每端口均启用HDCP):
4K2K@60Hz(594MHz TMDS时钟):1.0V电源电流521.2mA,1.05V电源电流531.4mA,3.3V电源电流150.5mA,总功耗约1575.8mW;
1080P@60Hz(148.5MHz):1.0V电流262.4mA,1.05V电流80.4mA,3.3V电流58.2mA,总功耗约582.7mW;
待机模式(输入无数据检测):1.0V电流0.45mA,1.05V电流24.8mA,3.3V电流4.4mA,总功耗约39.7mW。
供电方案采用多轨独立设计,包含IVDD10(数字逻辑)、AVCC10/AVDD10(模拟前端)、PVCC10/PVCC33(TX PLL)、APVCC/RPVCC(RX PLL)、OVDD33(I/O)等。绝对最大额定参数方面,各1.0V电源轨上限1.2V,各3.3V电源轨上限4.0V。逻辑I/O支持5V耐压(5V-Tolerant),便于直连HDMI标准DDC总线(5V电平)。系统设计时需注意各电源的上电时序要求,具体参考ITE提供的硬件设计指南文档。
六、小结
CH6002在一颗芯片内集成了1进4出TMDS高速交换、CSC色彩空间转换、4:1降缩放、HDCP全协议兼容中继、内置EDID RAM及自适应信号调理等丰富功能。其四路输出独立配置的特性,为多屏异构显示场景提供了灵活且高集成度的单芯片分配方案。对于正在规划多路4K@60Hz信号分配系统的硬件工程师而言,该芯片是一个值得纳入方案比选库的候选器件。