難以想像沒有 HDMI（高畫質多媒體介面）的日子裡我這種游戲迷要怎麼辦。 還記得 HDMI 是作為 RCA 電纜的升級品在 1080P 還盛行的日子裡進入大眾視野。從各種資料來源連接到顯示器，傳統電纜的數量快速增加。世紀之交後的數位革命使安裝變得簡單，減少了混亂和事故連接的發生。但最令我高興的還是 HDMI 說明我們將電腦和遊戲系統與電視整合在一起。

人們對電視的需求不滿足於 1080P，這意味著 HDMI 必須通過當下的 2.1 規範。4K 視頻所需求的更快刷新率和大量音訊通道是功能擴增的主要原因。HDMI 乙太網（1.4版本）就是一個應用案例。我們可以在同一根電纜上使用短時間的高速資料（100 Mbit/s），這樣裝配齊全的設備便可以將網路內容編入媒體播放機或遊戲控制台的內容中，從而使我們獲得更加身臨其境的體驗。

越來越小的插座

人們總是期待 USB 能變得更小，對 HDMI 而言也是如此。手機將主場固定在了個人電子設備中，這導致同樣的 19 針不得不放置在更小的空間內。想必我們資深的 PCB 設計師都知道這意味著什麼。隨著我們深入到令晶圓廠頭疼的領域，PCB 設計變得更加困難。當連接器主體在引腳上閉合時，容差會變小。HDMI 1.0 引腳到引腳的間距為 0.5 mm。較新版本的間距為 0.4mm，但仍然有一排引腳非常易於扇出。Micro HDMI 採用 USB-C 的方式，在相同的 0.4 mm 的引腳到引腳間距上使用兩排引腳。

對電路板的影響

一般而言，0.4mm 的間距可以達到 16 mil；典型 Class 2 過孔的焊盤是 18mil – 在不計算間距「反焊盤」的情況下。在這些 PCB 焊盤之間放置一個 4mil 的阻焊層，餘下 12mil 供我們設計。根據 IPC 標準，我們還需將焊盤縮小以獲得阻焊層擴展的空間，這便佔據了另外的 4mil。 現在，我們只有 8 mil 的焊盤寬度，這便是引腳的典型寬度。那麼，我們在哪裡填錫呢？

低科技含量的由類似於絲網印刷工藝製成的液態感光成形（LPI）阻焊劑會使設計變得複雜。工廠很大可能會求助於一次燒掉一個開口的鐳射直接成像（LDI）工藝。掩膜定義和放寬也是可行的選擇。請注意! 一些晶圓廠供應商的技術領先於 IPC 曲線，可以透過使用 LPI 工藝進行 3mil 擴展。但是 4mil 的鋪設仍然是最好的做法，其要求更多的在於粘附而不在於焊錫橋預防。在這種規模的設計上，差之毫釐，失之千里。

其他

較小的 HDMI 版本具有所有相同的電路，但是兩倍的扇出令人更加頭疼 。四個差分對在設計時就像親兄弟一樣，在長度匹配、佈線層、阻抗和過孔計數方面都一模一樣。顯示埠、DVI 和 MIPI 及其他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/或晶片的人實在太不容易了。期望能出現極端的限制，使設計在 1mil 網格上滿足匹配要求。兩排交錯的引腳可以充分展示我們對鬆散耦合差分對的創造性彎曲的實力。除非不得不縮小尺寸，我們一定要堅持使用常規尺寸的插座和連接器。

Pro Tips：HDMI 標準包括連接器指針的 10,000 插入/拔出可靠性要求。 工廠的選擇性電鍍硬金可能是一筆相當大的額外費用。

除去電氣和物理限制方面，各種不同版本的 HDMI 是對於我們而言的另一大挑戰：是否具有乙太網選項，以及不斷增加的畫面播放速率和解析度。在沒有多次佈線研究的情況下，視頻通常很難確定。HDMI 在對支援硬體和協定本身都處於顛覆性的時刻到來，使一切變得更加複雜。我們仍然無法預測十年後的發展，一如十年前我們想不到當今的變化。

回顧

我曾經在 2013 年幫助 Google 開發 Chromecast 的媒體串流播放器，它的工作包含從小螢幕的串流媒體娛樂到電視的共用體驗。對於小小的播放器而言，空間就是一切。我盡力在 6 層的空間裡保持元件的靠近和佈線的遠離。

而這個小配件恰恰反映了 PCB layout 中的一個經典問題：晶片供應商對於連接處理器（SOC）和主記憶體（DDR）已經有了一個非常完美的解決方案，同時還有快閃記憶體、無線電、電源管理、HDMI 和 USB 埠以及各種機械結構中的附帶電路。

SOC 到 DDR 解決方案是一個抵消的對稱佈局，其兩側都有一個通孔而中間則有一個核心過孔，就像一個雙頭雪人。經過嘗試，1-4-1 層疊是最便宜的解決方案。

問題在於晶片供應商在參考設計中使用 16 mil 焊盤作為核心過孔。但是對於他們而言，價格和最高收益率是至關重要的。因此實際上他們只能透過 18mil 焊盤來實現。而較大的焊盤會破壞接地平面，超出模擬所能接受的範圍。

我們能怎麼辦？我們只能與供應商坐下來討論解決方案。我們最終放寬了最小環形圈的 break-out 參數，並且只在特定區域和必要層使用 16 mil 焊盤。其他一切則按照主流的處理辦法進行，我們不得不對專案進行了一次小規模的重新設計。

未來發展

4K 已經過時了，我的孩子們看的都是8K的電視。目前的計畫是引入更多的頻寬來贏得回頭客，根據網上已知的可靠來源：

「取代 HDMI 的一項提議稱為 Super MHL，由三星、索尼、東芝、諾基亞和晶片製造商 Silicon Image 提供支援。它的目標是 8K 視頻，這是一種未來幾年內預計不會出現的新格式，它提供的圖像解析度是當今最好的高清電視的 16 倍。它基於已經存在的 MHL 標準，這您可能還沒有遇到過。 MHL 透過手機上的 USB 連接器將視頻發送到平板顯示器......」

在目前可預見的有線未來中，我們的生活會充滿 RCA、VGA、USB、DVI、Thunderbolt、DP 和/或 HDMI 電纜、變壓器、轉換器、分離器和集線器。然而，對於 Firewire 一代人，未來掌握在自己手中。

延伸閱讀

	USB Type-C 連接器的設計攻略

原文出處

	How To：HDMI