칩 및 시스템 통신 혁신

스마트폰, 웨어러블, 사물 인터넷(IoT) 장치 및 기타 모바일 연결 제품은 점점 더 고도화되고 복잡해지고 있습니다. 설계자와 개발자는 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 기타 시스템 전체에 점점 더 많은 주변 장치를 사용하여 작업하고 있음을 알게 됩니다. 시스템은 센서 및 기타 구성 요소로 더 밀집되어 있으며 애플리케이션 프로세서 및/또는 센서 허브는 인터페이스에서 데이터를 제어 및 전송하기 위해 인터페이스에서 더 많은 것을 필요로 합니다.

2020년 1월 15일에 발표된 MIPI I3C v1.1 인터페이스 사양은 이러한 모든 주변 장치를 이전보다 더 빠른 속도로 시스템 제어 가능성, 관리 용이성 및 무결성을 향상시켜 애플리케이션 프로세서에 다시 연결합니다(그림 1). 추가 버스 레인(단일, 이중 또는 쿼드)의 확장 가능한 사용을 통해 I3C v1.1은 추가적인 구현 복잡성, 비용 또는 개발 주기 없이도 100Mbps에 가까운 유효 데이터 속도에 도달할 수 있습니다. 또한 전략적으로 선택된 일련의 새로운 기능은 전반적인 시스템 안정성과 복원력을 향상시킵니다.

그림 1. MIPI I3C 시스템 다이어그램(MIPI Alliance)

I3C v1.1은 작은 실리콘 및 PCB 풋프린트와 주변기기, 센서 및 애플리케이션의 잘 정의되고 쉽게 사용할 수 있는 에코시스템을 갖춘 저가의 기성 표준 유틸리티 버스 솔루션을 찾는 오늘날의 시스템 수준 구현자에게 이상적입니다. 또한 디자이너와 개발자를 위한 미래 지향적인 솔루션입니다. MIPI I3C는 미래의 IoT 장치, 스마트폰, 웨어러블 및 기타 모바일 연결 제품이 제시하는 차세대 과제에 원활하게 적응하도록 설계되었습니다.

진화하는 통합 요구사항

I3C v1.1의 새로운 기능이 얼마나 강력하고 완벽한 타이밍인지 이해하려면 해당 기능이 정의된 개발 컨텍스트를 살펴보는 것이 중요합니다.

거의 40년 전 저는 ² C는 칩 통신을 변형했습니다. 1982년 "Inter-Integrated Circuit" 직렬 컴퓨터 버스가 발명된 이후 거의 모든 세계 칩 제조업체에서 I ² 를 채택했습니다. C 근거리 통신용. 저속 주변기기를 전자 시스템의 프로세서에 연결하기 위한 사실상의 인터페이스로 수년에 걸쳐 등장했습니다.

하지만 점점 다양해지는 시스템의 시대가 도래한 지금, 유서 깊은 I ² 의 한계는 C가 분명합니다. 이는 기능적 리소스로 남아 있지만 더 복잡한 제품 구성과 속도에 대한 요구가 진화함에 따라 완전히 신뢰할 수 있는 리소스는 아닙니다. 디자이너와 개발자는 I ² 를 통해 달성할 수 있는 실제 성능을 경계하게 되었습니다. C. 운영 I ² 을 대상으로 할 수 있습니다. 예를 들어 C는 1MHz에서 실행되지만 복잡한 시스템에서 구현될 때 달성할 수 있는 실제 속도는 다시 400KHz로 낮아질 수 있습니다.

2017년은 또 다른 변화를 가져왔습니다. MIPI I3C는 I²C의 기능, 성능 및 전력 활용을 개선하는 동시에 대부분의 장치에 대한 이전 버전과의 호환성을 유지하기 위해 도입되었습니다. IoT 장치, 스마트폰, 웨어러블 및 기타 모바일 연결 제품을 만드는 산업은 MIPI I3C 작업 그룹을 통해 함께 모여 작고 공간이 제한된 폼 팩터에서 점점 더 많은 센서와 기타 주변 장치의 통합을 더욱 단순화하는 사양을 만들었습니다. 목표는 I ² 로 작업할 때 많은 개발자가 처리한 주요 문제점을 해결하는 것이었습니다. C 및 직렬 주변기기 인터페이스(SPI)와 같은 기타 레거시 인터페이스(그림 2).

그림 2. MIPI I3C 대 I2C FM+ 데이터 블록 비트 전송률(Mbps(12.5Mhz 클럭))(MIPI Alliance)

MIPI I3C 버전 1.0은 새 프로토콜의 중요한 기준선을 설정했으며 이 사양은 가속도계, 액추에이터, 햅틱 피드백, 적외선 또는 자외선 감지, 근거리 통신, ToF 카메라, 터치와 같은 애플리케이션에서 성공적으로 의존하게 되었습니다. 스크린, 변환기 및 초음파 센서. 새로 도입된 v1.1은 MIPI I3C 기반에 구축된 첫 번째 업데이트입니다.

새 애플리케이션 공간 잠금 해제

호스트와 장치 간의 데이터 전송은 이제 새로운 대량 전송 모드인 HDR-BT를 포함하여 I3C v1.1(그림 3)의 모든 모드에서 여러 레인에서 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 2선에서 3선으로 확장하면 전송 속도가 두 배로 증가하여 호스트가 "깨어 있는" 시간을 줄이고 장치에서 데이터를 처리하기 위해 대기하여 시스템 전력 소비를 줄입니다. 또한 GPIO(범용 입/출력), 고급 프로토콜 또는 더 빠른 타이밍의 구현을 필요로 하지 않고 구현자가 적절하다고 생각하는 대로 극적인 속도 증가를 달성할 수 있습니다. 이를 통해 디자이너와 개발자는 "상시 작동" 이미징과 같은 최신 최신 애플리케이션을 위해 선택한 절충안과 함께 필요한 속도 범프를 달성하는 것이 간단하고 비용 효율적입니다.

그림 3. MIPI I3C 다중 레인 유효 비트 전송률(Mbps 단위)(MIPI Alliance)

또한 v1.1은 포괄적인 흐름 제어, 향상된 오류 감지/복구, 그룹화된 주소 지정, 외부인 종단 전송, 슬레이브 재설정 및 향상된 CCC(공통 명령 코드) 기능 등 다양한 주요 새 기능을 제공합니다. 표준 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) I/O에서 구현되고 간단한 클록 및 데이터 인터페이스를 사용하는 MIPI I3C v1.1을 사용하면 호스트 프로세서가 둘 중 하나 주변의 다양한 주변 장치에서 진행 중인 작업을 평가할 수 있습니다. PCB 또는 시스템. 예를 들어, 열, 성능, 무결성, 보안 및 기타 속성에 대한 향상된 시스템 이해와 책임을 통해 호스트 컨트롤러는 조정 중인 전체 시스템의 실제 세계에서 무슨 일이 일어나고 있는지 더 잘 알 수 있습니다. MIPI I3C가 함께 버스하도록 설계된 작업 및 장치의 종류. 특정 속성(데이터 속도, 낮은 핀 수 및/또는 내장 버스 관리)에 대해 레거시 인터페이스를 선택한 다음 공통의 상위 수준 프로토콜을 통해 함께 연결하는 반면, MIPI I3C는 이러한 모든 이점을 제공하도록 설계되었습니다. 이러한 방식으로 시스템은 단편화된 컬렉션이 아닌 하나의 새로운 공통 버스로 마이그레이션할 수 있습니다.

또한 v1.1에서 출시된 새로운 기능의 광범위한 적용 가능성과 매력이 함께 작동하여 I3C를 완전히 새로운 방식으로 사용할 수 있습니다. SiP(System-in-Package) 내부 또는 DIMM5(SDRAM) 메모리 측파대 채널, 이미징 장치 제어, 서버 시스템 관리, 디버그 애플리케이션 통신, 터치스크린 명령 및 통신은 물론 센서 장치 명령, 제어 및 데이터 전송.

또한 v1.1의 기능은 MIPI I3C를 제품의 중요한 경로에서 개발자와 설계자가 더 신뢰할 수 있도록 하며, 다음과 같이 더 많은 센서 및 기타 주변 장치가 있는 신흥 장치의 대역폭 요구에 보조를 맞추도록 인터페이스를 배치합니다. 360도 카메라, 스마트 산업용 기기, 로봇, 드론. IoT 에지 장치에서 I3C는 더 작고 저렴한 MCU 패키지 설계를 허용하는 데 필요한 인터페이스 핀 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. I3C는 더 높고 효율적인 데이터 전송을 통해 전력 소비를 줄일 수 있으며, 이는 많은 IoT 장치가 배터리로 작동되고/또는 순 제로 에너지라는 점을 감안할 때 가치가 있습니다.

표준화된 슬레이브 재설정 기능, 향상된 오류 처리 및 흐름 제어와 같이 v1.1에서 MIPI I3C 워킹 그룹이 활성화한 많은 발전 사항은 일반적으로 I를 얻기 위해 수행해야 했던 단점 및 추가 작업과 관련이 있기 때문 ² C 및 SPI가 작동하기 위해 개발 커뮤니티는 이제 I3C로의 대규모 마이그레이션을 준비하고 있습니다. 새 버전은 수십 년 된 레거시 인터페이스에서 강력하고 적응 가능하며 유연한 업그레이드 경로를 제공합니다.

미래의 수요를 예상하여 이미 작동 중

MIPI I3C를 사용하면 자동차, PC 클라이언트, 데이터 센터, 드론, 산업 및 IoT를 비롯한 모바일 및 기타 여러 시장의 개발자 및 설계자가 상호 운용성. 시스템 관리 용이성과 보안을 강화하기 위해 업계 연락망이 형성되고 있습니다. 예를 들어 JEDEC Solid State Technology Association은 MIPI I3C Basic 버스의 상위 집합인 새로운 1.0v JEDEC Module SidebandBus를 개발하기 위해 MIPI와 협력했습니다.

이 MIPI I3C 에코시스템은 칩 및 시스템 통신의 다음 혁신 주기가 시작될 토대입니다. 기업은 MIPI Alliance의 상호 운용성 워크숍 및 사양 개발 활동을 통해 참여하는 것이 좋습니다.

그렇다면 I3C의 다음 단계는 무엇입니까?

MIPI I3C 워킹 그룹은 사양의 기능 세트와 범위가 관련성을 유지하도록 노력하고 있습니다. MIPI I3C의 다음 버전이 요구할 수 있는 향상된 기능(더 긴 도달 범위, 다양한 개선 사항, 자동차 요구 사항, 속도 증가, 새로운 다중 레인 사용, 표준화된 커넥터 및 기타 기능 개선)에 대한 논의가 이미 진행 중입니다.