news 2026/9/4 7:19:04

CH6002技术解析:一款1进4出HDMI2.0b有源分配芯片

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张小明

前端开发工程师

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CH6002技术解析:一款1进4出HDMI2.0b有源分配芯片

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。

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