HDMI 2.1 FRL是HDMI 2.1標準中引入的一種高頻寬數據傳輸協定。HDMI 2.1標準於2017年11月發布，增加了FRL模式。FRL旨在提供更高的頻寬，取代HDMI 1.0至2.0使用的TMDS技術，最高頻寬達48Gbps，支持8K@60Hz或4K@120Hz等更高規格的視頻傳輸。
HDMI論壇後續將原有的HDMI 2.0標準納入HDMI 2.1範疇，並區分為HDMI 2.1 FRL和HDMI 2.1 TMDS兩種協定。此外，HDMI 2.1 FRL還支持動態HDR、可變刷新率（VRR）、自動低延遲模式（ALLM）等新特性。該協定已套用於高端顯示卡、次世代遊戲主機、智慧型電視、筆記本電腦等設備中。
基本介紹
- 中文名：HDMI 2.1 FRL
- 外文名：Fixed Rate Link
技術定義與背景,技術原理與特點,套用與支持,測試與認證,市場現狀與識別,
技術定義與背景
FRL（Fixed Rate Link，固定速率鏈路）是HDMI 2.1標準中引入的一項新的數據傳輸協定。其目的是提供更高的傳輸頻寬，以支持8K@60Hz、4K@120Hz等更高解析度與刷新率的視頻內容。HDMI論壇於2017年11月發布了HDMI 2.1標準，增加了FRL模式。FRL用以取代從HDMI 1.0到HDMI 2.0所使用的TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化傳輸差分信號）傳輸技術。
HDMI組織後續調整了標準命名，將原有的HDMI 2.0標準納入HDMI 2.1範疇，稱為HDMI 2.1 TMDS（頻寬18Gbps），而最初的HDMI 2.1則特指支持FRL協定的HDMI 2.1 FRL（頻寬48Gbps）。
技術原理與特點
HDMI 2.1 FRL（Fixed Rate Link）是一種用於取代TMDS的數據傳輸協定，旨在提供更高的傳輸頻寬以滿足8K@60Hz或4K@120Hz等高解析度高刷新率視頻傳輸的需求。其採用了固定速率多通道傳輸機制，最多支持4個通道（Lane），每個通道最高速率為12Gbps，從而實現了最高48Gbps的總頻寬。
在物理層與信號處理上，FRL協定在保持HDMI物理接口不變的情況下，將原有的TMDS時鐘通道（Clock channel）重新定義為FRL的第四個數據通道（Lane 3），使得四個通道全部可用於數據傳輸。其編碼方式從TMDS使用的8b/10b變為16b/18b，編碼效率更高。同時，FRL不再設有獨立的時鐘通道，而是將時鐘信號嵌入到數據流中，在接收端通過時鐘恢復單元提取。為應對高速信號衰減，規範定義了新的均衡技術，如在傳送端使用前饋均衡器（FFE），在接收端使用連續時間線性均衡器（CTLE）等。
FRL通過稱為“鏈路訓練”（Link Training）的過程來在源端與接收端之間建立穩定的連線。該過程包括源端讀取接收端的EDID以確認其支持的FRL模式，雙方通過SCDC通道進行通信和狀態確認，以及源端傳送特定的鏈路訓練碼型以測試鏈路質量。根據協商結果，最終確定使用的FRL模式（如FRL1至FRL6，對應不同頻寬）和數據通道工作模式（3通道或4通道）。如果鏈路訓練失敗，則會嘗試重試或降低到較低的FRL模式。
套用與支持
HDMI 2.1 FRL協定已套用於高端顯示卡、次世代遊戲主機如索尼PS5和微軟XSX、智慧型電視、筆記本電腦如TUXEDO InfinityBook Max 16和神舟戰神系列，USB-C轉HDMI擴展塢等設備中，以及最新發布的主機板如微星 MPG X870E CARBON MAX WIFI。該協定提供最高48Gbps的頻寬以支持8K@60Hz或4K@120Hz等視頻規格。
此外，HDMI 2.1 FRL還支持動態HDR、可變刷新率（VRR）、自動低延遲模式（ALLM）、快速媒體切換（QMS）、快速幀傳輸（QFT）以及增強型音頻回傳通道（eARC）等新特性。
結合顯示流壓縮（DSC）技術，HDMI 2.1 FRL能夠實現8K@60Hz以上或10K解析度的視頻傳輸。
為確保信號完整性，使用HDMI 2.1 FRL協定需要配合超高速HDMI線纜（Category 3線纜）。
測試與認證
HDMI 2.1 FRL模式由於傳輸速率大幅提升，每個通道支持的速率增加到了12Gbps，總頻寬最高可達48Gbps，並採用了新的16b/18b編碼方式，同時將獨立的時鐘信號嵌入到數據流中，其測試複雜性和要求遠高於前代的HDMI 1.4b/2.0標準。
HDMI規範為FRL模式定義了詳細的測試項目，涵蓋直流共模電壓、上升/下降時間、通道間偏移、隨機抖動、數據通道眼圖、交流共模噪聲、均衡器單調性等多個參數。以測試Lane0為例，測試時需使用固定的鏈路訓練碼型，並需考慮其他數據通道同時傳送不同碼型所帶來的干擾，測試方法更為複雜。
為準確測量最高12Gbps的FRL信號，HDMI 2.1規範推薦使用頻寬不低於23GHz的示波器，這是因為信號的基頻為6GHz，需要足夠的頻寬來捕獲關鍵的3次諧波成分。測試還需配合EDID和SCDC模擬器，以自動切換信號源的輸出速率和碼型，模擬真實的設備握手過程。
為提高測試效率，測試設備廠商提供了自動化測試方案。常見方案有兩種：一是使用多台高端示波器通過專用線纜級聯，同步採集所有單端信號後合成差分信號進行測量；二是使用單台示波器搭配三態探頭，通過軟體控制交替採集單端信號。兩種方案均能實現與EDID模擬器聯動的全自動化測試，無需在測試過程中手動更改硬體連線。
產品需要通過HDMI協會指定的合規性測試，才能獲得正式的HDMI 2.1 FRL認證。由於HDMI論壇已將舊的HDMI 2.0標準納入HDMI 2.1 TMDS協定下，市場上存在僅支持18Gbps頻寬卻標註為“HDMI 2.1”的產品，因此FRL認證對於消費者甄別支持48Gbps頻寬的接口至關重要。
市場現狀與識別
HDMI 2.1標準包含FRL和TMDS兩種協定。其中，HDMI 2.1 FRL協定頻寬上限為48Gbps，而HDMI 2.1 TMDS協定頻寬為18Gbps。FRL協定本身包含6種不同模式，對應不同的傳輸頻寬。例如FRL1模式和FRL2模式的數據傳輸頻寬為9Gbps和18Gbps，FRL6模式才能達到最高的48Gbps。HDMI 2.1技術規範並未強制要求所有設備都必須支持FRL6滿血模式，這導致了並非所有標稱HDMI 2.1 FRL的設備都支持滿血48Gbps，從而引發消費者可能遇到的混淆與“殘血”接口問題。
消費者可通過多種方法識別設備的實際HDMI FRL模式與頻寬。首先，查看產品技術規格，明確其是否支持“HDMI 2.1 FRL”、“48Gbps頻寬”或具體的“FRL6”模式。其次，利用設備診斷功能，部分顯示設備或AV放大器可在螢幕上顯示出信號源的HDMI FRL模式。此外，可藉助專用測試設備進行檢測，例如使用Murideo的8K HDMI分析儀或Bridgee MINI-BMU8K-A等工具。因此，在選購時辨別實際頻寬比單純關注“HDMI 2.1”標籤更為重要。
