HDMI-matriisikytkimen piirilevyjen valmistus monitulo- ja monilähtöAV-reititykseen

HDMI-matriisikytkimen piirilevy reitittää minkä tahansa useista HDMI-tuloista mihin tahansa useista lähtöistä, usein kullakin polulla itsenäisellä EDID-, HDCP- ja äänikäyttäytymisellä. Arkkitehtuuri skaalautuu nopeasti: 4×4- tai 8×8-matriisissa on paljon enemmän nopeita kanavia, liittimien käynnistyksiä, virtakiskoja ja laiteohjelmiston tiloja kuin yksinkertaisessa kytkimessä tai jakajassa. Valmistuksen toistettavuus riippuu siis kanavasymmetriasta, ristipisteiden valinnasta, signaalinmuokkauksesta ja strukturoidusta testimatriisista.

Highleap Electronics valmistaa ja kokoaa asiakkaiden suunnittelemia HDMI-matriisipiirilevyjä ja -levyasemia. Tuemme tarvittaessa monikerros- ja HDI-valmistusta, BGA/QFN-kokoonpanoa, liittimien asennusta, ohjelmointia, tarkastuksia ja asiakkaan määrittelemiä reittikohtaisia ​​toiminnallisia testejä.

1. HDMI-matriisikytkimen piirilevyjen suunnittelun ja valmistuksen keskeiset prioriteetit

Matriisituotteet tulisi suunnitella samanaikaisten suuren kaistanleveyden linkkien määrän, ei pelkästään liittimien lukumäärän, mukaan. Ristipiste- tai HDMI-lähetin-vastaanottimen arkkitehtuuri määrittää, kuinka monta vastaanotto-/lähetyskanavaa, kelloa ja ohjausliitäntää kortin on tuettava.

• Portin ja kaistanleveyden määritelmä: Määritä matriisin koko, tarvittavat samanaikaiset reitit ja TMDS/FRL-tavoitenopeudet. Suurnopeusasettelua voidaan tarkastella käyttämällä HDMI-liitännän piirilevy rajoitukset kullekin tulo-/lähtökanavalle.
• Ristikkäisreitityksen tiheys: Moniporttiset BGA/QFN-laitteet voivat luoda tiheitä pakoreittejä. HDI-piirilevy rakenteita tulisi käyttää vain silloin, kun tiheys ja pakkausjako ovat sen kannalta perusteltuja.
• Kontrolloitu impedanssi jokaisella kanavalla: Kunkin reitin tulisi täyttää samat sähkökanavaoletukset käyttäen pinoamisperiaatetta, joka on kuvattu kohdassa nopea piirilevyjen pinoaminen design.
• Signaalin käsittely: Tuloissa tai lähdöissä voidaan tarvita uudelleenajastimia, uudelleenohjauksia tai taajuuskorjaimia polun pituudesta ja siirtonopeudesta riippuen. Asetusten tulisi olla laiteohjelmiston/BOM:n hallinnassa.
• Virta-arkkitehtuuri: Useat HDMI-vastaanottimet/lähettimet, FPGA/MCU ja signaalimuuntimet voivat tuottaa huomattavaa kiskovirtaa ja lämpöä. Suunnittelua voidaan tarkastella suhteessa Piirilevyjen lämmönhallintatekniikat aktiivisten porttien enimmäismäärällä. Power-tree-sekvensointi ja lämpölevitys tulisi arvioida aktiivisten porttien enimmäismäärällä.
• EMI/paluutien ohjaus: Monet rinnakkaiset suurnopeuskaistat lisäävät ylikuulumista ja referenssitasovaatimuksia. Reitityksen tulisi noudattaa nopea PCB Harjoittele koko liittimen ja risteyspisteen välisen kanavan poikki. Vältä reitityksen pullonkauloja, jotka pakottavat parit jaettujen tasojen tai tiheiden läpivientikenttien läpi.

Miksi matriisipiirilevyn valmistaminen on paljon vaikeampaa kuin 4-1 HDMI-kytkimen?

Matriisissa on useita samanaikaisesti aktiivisia vastaanotto- ja lähetysreittejä, enemmän suurnopeusristeyksiä, enemmän EDID/HDCP-tiloja ja paljon laajempi toiminnallisten testien kattavuus. Levy saattaa myös vaatia BGA-ristipisteen/FPGA:n ja monimutkaisemman teho-/lämpösuunnittelun.

Milloin matriisin tulisi käyttää HDI:tä?

HDI on perusteltua, kun keskitettyä risteyspistettä, lähetin-vastaanotinta tai FPGA-koteloa ei voida poistaa siististi perinteisillä läpivienneillä tai kun piirilevyn koko ja reititystiheys vaativat peräkkäistä laminointia. Sitä ei pitäisi määrittää pelkästään siksi, että tuotteessa on paljon portteja.

2. Porttikohtainen EDID, HDCP, HPD ja reitityksen ohjausarkkitehtuuri

Matriisin on ylläpidettävä looginen suhde useiden lähteiden ja useiden nielujen välillä. Jokaisella lähdöllä voi olla eri EDID-näyttö, ja useita lähtöjä voidaan liittää samaan lähteeseen samanaikaisesti.

• EDID tuloa kohden: Tuotteen tulee määrittää, saako jokainen lähde kiinteän EDID:n, valitun nielun EDID:n vai koostetun ominaisuusprofiilin.
• HPD-sekvensointi: Reittimuutosten, nieluyhteyden kytkemisen/irtikytkentään ja valmiustilaan siirtymisen tulisi noudattaa tietoista laiteohjelmistokäytäntöä.
• HDCP-toistimen hallinta: Suojattu todennus useissa eri laitteissa on osa lisensoidun tuotteen käyttöönottoa. Ohjelmoinnin ja testauskäytön tulee noudattaa OEM-valmistajien tietoturvaohjeita.
• CEC/äänireititys: CEC ja äänen poiminta/lisäys monimutkaistuvat matriisissa. Ominaisuusjoukko tulisi dokumentoida eksplisiittisesti reitti- tai porttikohtaisesti.
• Ohjausprosessori: MCU/FPGA-laiteohjelmiston tulisi pysyä synkronoituna matriisi-IC-version, piirilevyn reitityskartan ja porttitunnisteiden kanssa.

Koska ohjelmisto ohjaa loogista kytkinrakennetta, pelkkä laitteistopohjainen jatkuvuustesti ei voi varmistaa matriisituotetta. Laiteohjelmisto ja reititystaulukot ovat osa tuotantokokoonpanoa.

3. Piirilevyn kokoonpano, BGA/FPGA-tarkastus ja liittimien kohdistus

Suuren porttimäärän matriiseissa käytetään usein suuria BGA-piirejä, useita HDMI-liittimiä ja useita tehonmuuntimia. Prosessin säätimet tulisi valita todellisen lämpömassan ja kotelon mukaan.

• BGA/FPGA-kokoonpano: Highleap voi hakea BGA-piirilevykokoonpano menetelmät keskusprosessoreille, ristipisteille ja muisteille.
• Hyväksytty hankinta: HDMI-lähetin-vastaanottimien, FPGA/ristikytkentälaitteiden, uudelleenajastinten, muistien ja kellojen tulee noudattaa asiakkaan ohjaamia ohjeita. komponenttien hankinta sääntöjä.
• AOI: AOI PCBA:ssa voi tarkistaa näkyvät passiivit ja liittimien juotokset tiheiden porttipanosten yli.
• X-ray: Röntgentarkastus soveltuu BGA/LGA-piiloliitoksiin, joissa laatusuunnitelma sitä vaatii.
• Liittimen/kotelon kohdistus: Suuret HDMI-liitäntärimaryhmät voivat kerryttää toleranssia. Piirilevyn, etu-/takapaneelin ja mekaanisen piirustuksen tulisi olla yhteisillä datupisteillä.

Miksi liitinryhmä tulisi tarkastaa mekaanisesti ennen lopullista testiä?

Liitin voidaan juottaa sähköisesti, mutta se voi silti olla liian korkealla, kallistuneena tai siirrettynä kotelon läpi. Matrix-tuotteet, joissa on useita lähekkäin olevia portteja, ovat erityisen herkkiä kumulatiivisille paneeli- ja piirilevytoleransseille.

4. Reittimatriisin toiminnallinen testaus ja terminen validointi

Jokaisen teoreettisen reitin testaaminen voi olla aikaa vievää, mutta tuotantosuunnitelman on silti osoitettava, että kaikki portit ja ohjelmoitu kytkentäkenttä ovat oikein. Laitevalmistajan tulisi määritellä tehokas peittoalue.

• Sataman identiteetti: Varmista, että jokainen fyysinen liitin on yhdistetty aiottuun laiteohjelmiston tulo-/lähtönumeroon.
• Reitin kattavuus: Harjoittele kaikkia tuloja ja lähtöjä dokumentoidulla reititysyhdistelmien joukolla.
• Pahimman mahdollisen kaistanleveyden: Testaa asiakkaan määrittämää korkeinta tiedonsiirtonopeustilaa edustavilla tai kaikilla vaadituilla poluilla.
• Samanaikainen käyttö: Käytä määriteltyä enimmäismäärää aktiivisia linkkejä tehon ja lämpöstabiilisuuden tarkistamiseksi.
• Tuotanto FCT: Highleap voi toteuttaa toiminnallinen testaus käyttäen asiakkaan hyväksymää reittimatriisia, lähde-/nieluasetusta ja hyväksymis-/hylkäyskriteerejä.

5. HDMI-matriisikytkimien piirilevyjen valmistuksen tuotantojulkaisu- ja tarjouspyyntötiedot

Tarjouspyynnössä tulisi mainita matriisin koko, samanaikaisten reittien vaatimukset ja tavoitetiedonsiirtonopeus, koska nämä parametrit ohjaavat kerrosten määrää, BGA-pakoa, liittimien määrää, tehosuunnittelua ja testin monimutkaisuutta.

• Valmistuspaketti: Pinoaminen, impedanssi, HDI/läpivientirakenne, jos käytössä, valmiin materiaalin paksuus ja hallittu liittimen geometria.
• Matriisiarkkitehtuuri: Ristipiste-/lähetin-vastaanotin-/FPGA-MPN:t, tulo-/lähtölaskenta, muisti, uudelleenajastimet ja kellotus.
• Laiteohjelmisto/ohjaus: Porttikartta, EDID/HPD/HDCP-käyttäytyminen, ääni-/CEC-toiminnot ja turvallinen ohjelmointiprosessi.
• Assembly: Osaluettelo, painopiste, kokoonpanopiirustus, liitäntäpaneelin viite ja lämpölaitteisto
• FCT: Reittipeittomatriisi, samanaikaisen linkin ehto, videotilat ja vaaditut lokit.

Tuotannon tarjouspyyntöjen tarkistuslista

• Piirilevyjen valmistustiedostot ja pinoaminen
• Crosspoint/FPGA/HDMI-laitteiden MPN:t
• Porttien lukumäärä, tarrat ja mekaaniset piirustukset
• EDID/HDCP/HPD/ohjauslaiteohjelmiston vaatimukset
• Kokoonpano, ohjelmointi ja lämpötiedot
• Reittikohtainen toiminnallinen testaussuunnitelma
• Prototyyppi, pilotti tai toistuva määrä
• Pakkaus- ja jäljitettävyysvaatimukset

Highleap Electronics tukee asiakaskohtaisesti suunniteltujen HDMI-matriisituotteiden piirilevyjen valmistusta ja kokoonpanoa. Tuotelisensointi ja virallinen HDMI/HDCP-yhteensopivuus pysyvät alkuperäislaitevalmistajilla (OEM), ellei näitä toimintoja ole nimenomaisesti sisällytetty projektin laajuuteen.