MIPI介面規範持續優化 提升行動裝置RF無線通訊效能

不只限於優化智能行動裝置的網通應用，MIPI介面規範含括行動裝置的電池、環境感測、顯示子系統…等整合介面開發所需。MIPI Alliance

在開發行動裝置、網通設備時，通常會因為智慧手機、平板電腦內置晶片間介面不相容，導致設計介面電路需經多重轉換訊號，不僅徒增成本，晶片內傳輸效能低落也直接影響網通設備的RF無線通訊傳輸表現，其中MIPI介面方案已成近代行動產品設計主流，正透過技術擴展積極改善行動設備通訊效能…

在開發行動裝置過程中，通常除了主控晶片外，設備仍需不同功能晶片加以整合，才能構築整體應用系統，一般晶片間的通訊介面，常因為不同功能與目的不同，使用的介面多數都不相容，在實務設計上必須透過訊號轉換才能順利進行功能晶片整合。

行動晶片介面規格  影響行動裝置功能整合難度

而在介面規格不一限制下，行動裝置內的晶片間資料傳輸介面必須經多次轉換，才能達到整合目的，此舉不僅影響訊號傳輸品質，也會造成資料傳輸延遲，這對於行動裝置在日趨高速化的Wi-Fi、4G Lte等無線數據傳輸應用，外部數據傳輸要求越來越高，而晶片間的數據介面傳輸品質與效能也將左右終端設備的整體通訊效能表現，另在行動晶片對4k影音畫面傳送、分享內容時，資料傳輸介面的效能表現，亦直接影響行動終端對4k影音應用的體驗。

為改善前述多晶片資料轉送的整合設計問題，一般開發階段會選擇採行介面共用規範進行功能整合，但問題是晶片溝通的介面統一格式該由誰來決定？該規範能否迎合技術潮流？都是晶片廠商或無線設備開發商關注的重點，而看準行動通訊設備多晶片整合需求，於2003年7月建立的MIPI Alliance(Mobile Industry Processor Interface Alliance)行動產業處理器介面聯盟，目的即在建構行動裝置介面規範。

MIPI Alliance組織架構  為優化行動裝置晶片傳輸效能而生

簡單說一下MIPI Alliance組織架構，MIPI Alliance為非營利組織，成員含括半導體公司、軟體業者、IP供應商、設備製造商、驗證實驗室…等，幾乎只要是與行動裝置產業相關的開發商都能加入該組織，MIPI Alliance全球已有超過275個會員公司加入，例如，網通晶片大廠Broadcom、Qualcomm均有加入，行動裝置大廠Apple、Google也都是會員之一，行動晶片大廠NVIDIA等知名業者也是MIPI Alliance會員公司。

由MIPI Alliance推行的介面規範，目的在提出可讓晶片間介面使用一致性規範，讓行動裝置硬體/軟體可在通用介面基礎下進行產品開發，使程式碼、硬體設計線路、功能架構可以在開發過程減少重新設計傳輸介面的成本，達到軟體高度的相容與擴展性，提升基於行動裝置平台之上的軟體標準化設計方向。

基於MIPI開發裝置可強化內部整合、降低開發成本

基於MIPI Alliance推行的規範要求，產品開發者不只可以強化裝置內部晶片的連結整合設計，也能透過標準化介面進而減低晶片整合線路複雜度、節省介面轉換元器件數量，進而節省料件成本、加速推進產品研發時程。若從硬體設計角度觀察，行動處理器或系統單晶片SoC，透過通訊介面連結顯示屏幕、相機模組、記憶體、通訊模組、外部擴充介面等，透過MIPI Alliance提供的標準，關鍵晶片開發商可依循推出高相容產品，整合設計階段則可花更多心力優化系統設計。

MIPI聯盟目前將相關行動裝置的內部介面初步區隔為4大類，包含多媒體、控制/數據傳輸、晶片間跨處理程序通訊、與除錯/追蹤等。MIPI主要將行動設備的介面區分為實體介面(D-PHY(Physical Layer)、C-PHY(Physical Layer)及M-PHY(Physical Layer))、相機模組CSI(Camera Serial Interface，CSI-2及CSI-3)、顯示屏幕DSI/DCS(Display Serial Interface/Display Command Set)、電池連接介面BIF(Battery Interface)、檢測/除錯追蹤介面、系統追蹤協定、電源管理介面SPMI(System Power Management Interface)。

針對RF外部聯網應用  MIPI優化晶片整合、降低傳輸延遲

另有DigRF、高速同步介面物理層HSI(High Speed Synchronous Interface)、統一協定(UniPro protocol)等，多數MIPI規範完成、並已實際作用於相關應用設備上。新開發的規格類別包含SoundWire Specification(音效)及I3C介面(亦稱SenseWire)。例如，MIPI所釋出的MIPI M-PHY規格更新，即是針對實體層介面支援跨晶片之多媒體通訊協定與應用，傳輸率達甚至可以支援到12Gbps。至於MIPI介面規範本身正積極朝高速、低功耗設計作為目標，迎合行動裝置設計需求，尤其在連接RF無線射頻功能模組，對介面的高速/低功耗要求相對較高。

對於智慧手機整合處理器所處理的運算工作日趨龐雜，行動裝置的各個子系統、功能規格提升，持續優化行動裝置核心處理器和多個子系統(如資料存儲、無線傳輸、音效、感測器等子系統)的介面資料鏈結設計，就成為整體行動裝置產品表現的關鍵。尤其是主流高階智慧手機已全面支援高階4K顯示器、2,000萬像素以上鏡頭、氣壓計/多軸微機電系統(MEMS)等環境感測器，甚至在4G Lte、5G Wi-Fi方面的高速網路支援，各方面考驗設備內部晶片間資料傳輸的效能極限。

針對高階產品需求  新一代DSI/CSI優化介面提升近一倍效能

對高階產品的傳輸效能擴展要求，MIPI Alliance持續開發針對影像資料傳輸之DSI、CSI優化介面規範，新方案則將影像的資料傳輸頻寬自2.5Gbps提升到4.5Gbps規格極速，提升幅度近一倍！針對行動裝置對更趨繁複、細緻的多環境感測器子系統整合需求，新一代I3C傳輸介面可以使用更簡單的感測資料匯整、感測資料傳輸需求整合，透過I3C精簡產品設計，進而減少核心處理器處理器針對感測介面資料處理的效能耗用。

透過MIPI Alliance在晶片間通訊介面標準化的努力，不僅可讓行動晶片開發商可以針對最新規範推出相容介面產品，當開發者在進行架構規劃時，也可彈性使用不同供應來源的關鍵晶片進行功能架構，不只使用關鍵料件限制更少、彈性更大，因為晶片與晶片間的傳輸介面已在設計前已具備優化與相容要求，在進行實際設計時則可大幅簡化不同晶片資料傳輸的整合設計負荷。透過新規範的標準介面，在智慧裝置的功能模組即可使用迎合市場主流的高速化傳輸介面進行功能整合。