MIPI界面规范持续优化 提升移动设备RF无线通讯效能

不只限于优化智能移动设备的网通应用，MIPI界面规范含括移动设备的电池、环境传感、显示子系统…等整合界面开发所需。MIPI Alliance

在开发移动设备、网通设备时，通常会因为智能手机、平板电脑内置芯片间界面不兼容，导致设计界面电路需经多重转换信号，不仅徒增成本，芯片内传输效能低落也直接影响网通设备的RF无线通讯传输表现，其中MIPI界面方案已成近代移动产品设计主流，正透过技术扩展积极改善移动设备通讯效能…

在开发移动设备过程中，通常除了主控芯片外，设备仍需不同功能芯片加以整合，才能构筑整体应用系统，一般芯片间的通讯界面，常因为不同功能与目的不同，使用的界面多数都不兼容，在实务设计上必须透过信号转换才能顺利进行功能芯片整合。

移动芯片界面规格  影响移动设备功能整合难度

而在界面规格不一限制下，移动设备内的芯片间数据传输界面必须经多次转换，才能达到整合目的，此举不仅影响信号传输品质，也会造成数据传输延迟，这对于移动设备在日趋高速化的Wi-Fi、4G Lte等无线数据传输应用，外部数据传输要求越来越高，而芯片间的数据界面传输品质与效能也将左右终端设备的整体通讯效能表现，另在移动芯片对4k影音画面传送、分享内容时，数据传输界面的效能表现，亦直接影响移动终端对4k影音应用的体验。

为改善前述多芯片数据转送的整合设计问题，一般开发阶段会选择采行界面共享规范进行功能整合，但问题是芯片沟通的界面统一格式该由谁来决定？该规范能否迎合技术潮流？都是芯片厂商或无线设备开发商关注的重点，而看准移动通讯设备多芯片整合需求，于2003年7月建立的MIPI Alliance(Mobile Industry Processor Interface Alliance)移动产业处理器界面联盟，目的即在建构移动设备界面规范。

MIPI Alliance组织架构  为优化移动设备芯片传输效能而生

简单说一下MIPI Alliance组织架构，MIPI Alliance为非营利组织，成员含括半导体公司、软件业者、IP供应商、设备制造商、验证实验室…等，几乎只要是与移动设备产业相关的开发商都能加入该组织，MIPI Alliance全球已有超过275个会员公司加入，例如，网通芯片大厂Broadcom、Qualcomm均有加入，移动设备大厂Apple、Google也都是会员之一，移动芯片大厂NVIDIA等知名业者也是MIPI Alliance会员公司。

由MIPI Alliance推行的界面规范，目的在提出可让芯片间界面使用一致性规范，让移动设备硬件/软件可在通用界面基础下进行产品开发，使程序码、硬件设计线路、功能架构可以在开发过程减少重新设计传输界面的成本，达到软件高度的兼容与扩展性，提升基于移动设备平台之上的软件标准化设计方向。

基于MIPI开发装置可强化内部整合、降低开发成本

基于MIPI Alliance推行的规范要求，产品开发者不只可以强化装置内部芯片的连结整合设计，也能透过标准化界面进而减低芯片整合线路复杂度、节省界面转换元器件数量，进而节省料件成本、加速推进产品研发时程。若从硬件设计角度观察，移动处理器或系统单芯片SoC，透过通讯界面连结显示屏幕、镜头模块、存储器、通讯模块、外部扩充界面等，透过MIPI Alliance提供的标准，关键芯片开发商可依循推出高兼容产品，整合设计阶段则可花更多心力优化系统设计。

MIPI联盟目前将相关移动设备的内部界面初步区隔为4大类，包含多媒体、控制/数据传输、芯片间跨处理程序通讯、与除错/追踪等。MIPI主要将移动设备的界面区分为实体界面(D-PHY(Physical Layer)、C-PHY(Physical Layer)及M-PHY(Physical Layer))、镜头模块CSI(Camera Serial Interface，CSI-2及CSI-3)、显示屏幕DSI/DCS(Display Serial Interface/Display Command Set)、电池连接界面BIF(Battery Interface)、检测/除错追踪界面、系统追踪协定、电源管理界面SPMI(System Power Management Interface)。

针对RF外部联网应用  MIPI优化芯片整合、降低传输延迟

另有DigRF、高速同步界面物理层HSI(High Speed Synchronous Interface)、统一协定(UniPro protocol)等，多数MIPI规范完成、并已实际作用于相关应用设备上。新开发的规格类别包含SoundWire Specification(音效)及I3C界面(亦称SenseWire)。例如，MIPI所释出的MIPI M-PHY规格更新，即是针对实体层界面支持跨芯片之多媒体通讯协定与应用，传输率达甚至可以支持到12Gbps。至于MIPI界面规范本身正积极朝高速、低功耗设计作为目标，迎合移动设备设计需求，尤其在连接RF无线射频功能模块，对界面的高速/低功耗要求相对较高。

对于智能手机整合处理器所处理的运算工作日趋庞杂，移动设备的各个子系统、功能规格提升，持续优化移动设备核心处理器和多个子系统(如数据存储、无线传输、音效、传感器等子系统)的界面数据链结设计，就成为整体移动设备产品表现的关键。尤其是主流高端智能手机已全面支持高端4K显示器、2,000万像素以上镜头、气压计/多轴微机电系统(MEMS)等环境传感器，甚至在4G Lte、5G Wi-Fi方面的高速网络支持，各方面考验设备内部芯片间数据传输的效能极限。

针对高端产品需求  新一代DSI/CSI优化界面提升近一倍效能

对高端产品的传输效能扩展要求，MIPI Alliance持续开发针对影像数据传输之DSI、CSI优化界面规范，新方案则将影像的数据传输带宽自2.5Gbps提升到4.5Gbps规格极速，提升幅度近一倍！针对移动设备对更趋繁复、细致的多环境传感器子系统整合需求，新一代I3C传输界面可以使用更简单的传感数据汇整、传感数据传输需求整合，透过I3C精简产品设计，进而减少核心处理器处理器针对传感界面数据处理的效能耗用。

透过MIPI Alliance在芯片间通讯界面标准化的努力，不仅可让移动芯片开发商可以针对最新规范推出兼容界面产品，当开发者在进行架构规划时，也可弹性使用不同供应来源的关键芯片进行功能架构，不只使用关键料件限制更少、弹性更大，因为芯片与芯片间的传输界面已在设计前已具备优化与兼容要求，在进行实际设计时则可大幅简化不同芯片数据传输的整合设计负荷。透过新规范的标准界面，在智能装置的功能模块即可使用迎合市场主流的高速化传输界面进行功能整合。