▲ (De izquierda a derecha) Los desarrolladores de Samsung que construyeron los circuitos integrados en los televisores 8K de la compañía: Sangdeok Kim, Hansoo Seong, Junghyun Lim y Yongjoo Song.

Con la continua evolución de los televisores de alta definición, los mundos que se muestran en nuestras pantallas de televisión se están volviendo más realistas que nunca. Los televisores 8K, que representan el nuevo estándar en la televisión de gama alta, maximizan la inmersión al ofrecer una alta definición tan vívida que es como si los usuarios estuvieran viendo las escenas ante sus ojos.

Esta resolución increíblemente nítida fue posible gracias a la mejora de los semiconductores en los televisores. Capaces de habilitar funciones que permiten una resolución más nítida, estas soluciones son DTV SoC (Sistema de TV digital en chip), T-CON (Controlador de tiempo) y DDI (Display Driver IC). Samsung Newsroom habló con los desarrolladores de S6HD820 (que abrió la puerta a 8nm1 DTV SoC), S6TST21 (el primer T-CON 8K 120Hz de la industria) y S6CT9BC (un DDI con una velocidad máxima de 8 Gbps) para escuchar la historia de la innovación sin precedentes detrás de estas soluciones.

De DTV SoC a DDI: envío de señales de vídeo a pantallas

A diferencia del pasado, cuando los televisores solo se usaban para ver programas, el papel de la televisión se ha expandido gradualmente con el tiempo. En estos días, nuestros televisores se están convirtiendo en una plataforma que también nos permite jugar, entrenar y realizar una amplia gama de otras actividades. Si bien la gente espera una gama más diversa de funciones de sus televisores, también se está llevando a los televisores un estándar más alto de funciones premium.

Los televisores son dispositivos de salida de contenido, lo que hace que un alto nivel de calidad de imagen sea crucial para la satisfacción del usuario. Las señales digitales suelen pasar por tres etapas antes de mostrarse. Primero, el DTV SoC recibe datos comprimidos de transmisiones o de Internet, extrae los datos para convertirlos en video y envía el video y el audio a la pantalla y a los parlantes. Luego, el T-CON recibe los datos de video procesados ​​y los envía de vuelta al DDI con una sincronización cuidadosa para garantizar un funcionamiento sin problemas. Finalmente, la señal digital enviada al DDI se convierte a un formato analógico y el video se muestra en la pantalla del televisor.

Simplificación del SoC DTV con "One Chip" y mejora de la función NPU

El DTV SoC, que recibe datos de vídeo de un cable o decodificador, también se denomina "el cerebro del televisor". Hansoo Seong, que forma parte del equipo de desarrollo de DTV SoC, explica que “DTV SoC extrae señales de audio y video por separado del flujo de entrada comprimido. Luego proporciona la función que ajusta los datos de audio y video de acuerdo con cada escena mostrada. "

A medida que la calidad de la imagen ha evolucionado del estándar 4K al estándar 8K, el papel de DTV SOC se ha vuelto más importante. Los desarrolladores de Samsung se han comprometido a encontrar una solución que admita una resolución de 8K y, al mismo tiempo, reduzca el consumo de energía. Se ha aplicado una NPU (Unidad de procesamiento neuronal) al DTV SoC para que la tecnología AI se pueda aplicar a la mejora general de la calidad de la imagen y el procesamiento de audio. Esta tecnología ha dado lugar a una salida de pantalla mucho más precisa. Además de esto, el DTV SoC se ha integrado con un IC de escala2 para mejorar la eficiencia energética.

El mayor obstáculo para la creación de 8 nm.1 DTV SoC, conocido como S6HD820, fue la compleja ingeniería necesaria para integrar dos circuitos integrados en un solo chip y el consiguiente problema de sobrecalentamiento. "Cuanto mayor es el rendimiento de la NPU, más se mejora el aprendizaje de la IA, lo que conduce a un mejor rendimiento de la TV". Pero también hace que los semiconductores sean mucho más complejos de diseñar y conduce a un sobrecalentamiento más severo ”, dijo Hansoo Seong. "Trabajamos duro para encontrar el equilibrio adecuado para evitar un sobrecalentamiento excesivo y finalmente logramos optimizar la solución".

La evolución de T-CON: de dos chips de 60Hz a un solo chip de 120Hz

El T-CON toma los datos de video del DTV SoC y los convierte de acuerdo con las demandas del DDI. “Cuanto mayor sea el tamaño del panel y la resolución, más importante se vuelve el papel de T-CON”, dijo Junghyun Lim, quien participó en el desarrollo del último T-CON 8K de Samsung. "La velocidad de transmisión de datos del T-CON también es importante cuando se trata de transmitir datos de video de alta resolución a DDI rápidamente".

Con la mejora de 4K a 8K, la resolución de la pantalla aumenta cuatro veces. Por lo tanto, la cantidad de datos a enviar también se cuadruplica, lo que significa que la velocidad del T-CON también debe mejorarse. El equipo de desarrollo solucionó el problema de sobrecalentamiento que viene con las velocidades que aumentan rápidamente mediante la aplicación de un nuevo proceso de nudo y la simplificación de las virutas. Además, los dos chips 8K 60Hz se han integrado para convertirse en un S6TST21.

Los sistemas anteriores requerían cuatro semiconductores en televisores 8K, incluido DTV SoC, el IC de mejora2 para 8K y dos T-CON. El nuevo sistema redujo la cantidad total de semiconductores requeridos a dos al combinar el DTV SOC y el IC de escala.2 en una solución y fusionar los dos T-CON en uno. Estos cambios han facilitado mucho el diseño de los mapas necesarios.

La integración DDI aumenta la velocidad y reduce el número de chips

El DDI es responsable del último paso antes de que se muestre el video. Aquí es donde los datos digitales recibidos del T-CON se convierten en una señal analógica que se utilizará como entrada para la pantalla. Yongjoo Song, quien participó en el desarrollo de DDI, dijo: "DDI necesita entregar un alto voltaje analógico al panel de manera rápida y precisa para permitir que los datos de video T-CON se muestren con precisión".

Para facilitar el aumento de voltaje, se hizo necesario un nuevo circuito integrado de control que pudiera manejar simultáneamente voltajes más altos y evitar el sobrecalentamiento. "Aumentar la velocidad del búfer del conductor fue el desafío más difícil", dijo Yongjoo Song. "Después de modificar la estructura y el diseño del circuito de varias formas para reducir la latencia de E / S del IC, pudimos desarrollar un nuevo IC controlador que podría funcionar a velocidades más rápidas".

El desarrollo de un DDI que funciona a altas velocidades ha reducido el número de DDI a casi la mitad y el número de chips relevantes en varias docenas. Esto facilita la construcción de los paneles de TV.

El secreto del liderazgo tecnológico: desarrollo de la propia interfaz y semiconductor orgánico de Samsung

Desde televisores 4K hasta televisores 8K, el secreto del liderazgo tecnológico de Samsung radica en su destreza y el alto nivel de confianza del consumidor que ha acumulado a lo largo del tiempo. Además, Samsung analiza constantemente las tendencias del mercado y la tecnología para aplicarlas a los productos, y la propia interfaz de Samsung ha jugado un papel muy importante en estos esfuerzos. "La interfaz de Samsung no solo ofrece velocidad, sino que también utiliza las tecnologías de controladores de semiconductores de la empresa", dijo Sangdeok Kim. "Utilizando su propia interfaz, Samsung pudo crear la interfaz DDI TV 8K basada en la interfaz más rápida de la industria".

Otra de las ventajas únicas de Samsung es que desarrolla DTV SoC, T-CON y DDI en conjunto. Esto ofrece una gran ventaja, ya que permite una mejor integración y compatibilidad entre los tres componentes que deben trabajar juntos.

Los desarrolladores de S.LSI Business de Samsung no ocultan su entusiasmo por la tecnología de TV 8K y el futuro de los semiconductores. “Cuando comencé a trabajar en este campo, estaba haciendo semiconductores para televisores con resolución FHD. Recuerdo que me sentí muy orgulloso cuando los productos entraron en producción en masa ”, relató Yongjoo Song. “Las resoluciones de TV ya han ido más allá de 4K para llegar a 8K, y las pantallas de TV son cada vez más grandes. Con la introducción en el mercado de televisores de alta resolución más grandes, los semiconductores deben estar equipados para realizar funciones más complejas, lo que se suma a los desafíos de su desarrollo. Pero superar estos desafíos seguirá siendo el objetivo de por vida de desarrolladores como nosotros. "

1 nm: nanómetro

2 IC de escalado: un semiconductor que convierte videos de baja resolución a alta resolución (convierte videos 2K y 4K a 8K)

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