芯耀
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小編語(yǔ)：USB Type-C 已經(jīng)讓業(yè)界激動(dòng)了一整年，如果能解決掉最后的干擾難題，應(yīng)用爆發(fā)確實(shí)不遠(yuǎn)了，而芯片廠商在這一新的接口技術(shù)上面的投入也將看到回報(bào)。目前能看到的這一新技術(shù)催生了一些新型芯片的需求，且它本身的性能提升將促使終端接口出現(xiàn)新一輪更迭，這些對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)都是大大的利好，就看誰(shuí)能搶得先機(jī)，爭(zhēng)取到 3C 和手機(jī)品牌的大客戶訂單了……
USB Type-C 將帶來(lái)更快速與便利的傳輸體驗(yàn)，并有望一統(tǒng)過(guò)去紛雜的高速傳輸介面，因此備受眾家廠商看好。隨著晶片商陸續(xù)克服 USB Type-C 纜線與訊號(hào)干擾等設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)后，USB Type-C 應(yīng)用可望在 2016 年全面出籠。
USB Type-C 應(yīng)用商機(jī)將全面引爆。新一代 USB Type-C 連接器因具備正反面皆可插拔的特性，且能在同一條 USB 纜線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、影音與電力傳輸，發(fā)展前景備受看好。近期蘋(píng)果、Google、微軟及小米等品牌廠接連推出搭載 USB Type-C 接口的智慧型手機(jī)、平板與筆記型電腦，更將此技術(shù)之發(fā)展熱潮推向高峰。
據(jù)了解，USB Type-C 是一種新的接口規(guī)格，正確名稱為“USB Type-C”或“USB-C”，其相容于 DisplayPort、MHL 與 Thunderbolt 3 等高速影音傳輸介面，并可選擇性加入支援 USB 3.1 Gen 1(5Gbit/s)和 USB 3.1 Gen 2(10Gbit/s)、USB PD(充電功率達(dá) 100 瓦，20V/5A)及替代模式(Alternate Mode)等功能。
由于 USB Type-C 功能組合與充電模式多樣，因而容易發(fā)生線纜與終端裝置規(guī)格不匹配的情形，亦促使電子標(biāo)記(E-marker)晶片角色日益突顯。
強(qiáng)化線纜安全性 E-marker 晶片扮要角
圖 1 威鋒海外新事業(yè)發(fā)展部經(jīng)理 Terrance Shih 指出，USB Type-C 較適合搭載于行動(dòng)裝置，其不見(jiàn)得會(huì)取代 USB Type-A 或 USB Type-B 的產(chǎn)品。
USB Type-C 氣勢(shì)如虹，眾家廠商為搶搭此波商機(jī)紛紛投入開(kāi)發(fā)，然而，不見(jiàn)得每一條 USB Type-C 線纜都能進(jìn)行高功率充電，因此消費(fèi)者一旦使用錯(cuò)誤規(guī)格的線纜充電，恐將促使裝置無(wú)法順利運(yùn)作，嚴(yán)重時(shí)更將導(dǎo)致線纜燒毀，為防止上述情形發(fā)生，便須導(dǎo)入 E-marker 晶片，藉以大幅增進(jìn)安全性。
威鋒海外新事業(yè)發(fā)展部經(jīng)理 Terrance Shih(圖 1)表示，USB Type-C 搭載 PD 后，可組合成多種充電模式，同時(shí)由于市場(chǎng)上 USB Type-C 線纜規(guī)格眾多，消費(fèi)者若未審慎分辨并選用適合自家裝置規(guī)格的線纜，將容易導(dǎo)致使用體驗(yàn)不佳，甚至造成裝置損壞，而 E-marker 晶片可詳細(xì)記錄線纜功能與規(guī)格，并將相關(guān)資料傳遞給 USB Type-C 應(yīng)用裝置，以確保裝置與線纜間能順利運(yùn)作，提升產(chǎn)品品質(zhì)與安全性。
Shih 進(jìn)一步指出，盡管 USB-IF 協(xié)會(huì)對(duì) USB Type-C 線纜與充電規(guī)格有明確定義，但有些線纜制造商并未真正深入了解，因而制造出錯(cuò)誤規(guī)格的線纜，導(dǎo)致消費(fèi)者無(wú)法使用。另一種情形，則是消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的線纜雖然符合充電規(guī)格，但因與裝置本身規(guī)格定義不匹配而無(wú)法正常運(yùn)作。
為了解決上述的困擾，USB Type-C 線纜必須搭載 E-marker。因?yàn)?E-marker 會(huì)預(yù)先燒入各式線纜規(guī)格、電流承載大小等資料，故終端裝置能藉由該晶片來(lái)得知線纜能提供何種充電模式，藉以達(dá)到防護(hù)效果。
有鑒于 E-marker 對(duì) USB Type-C 應(yīng)用發(fā)展的重要性，威鋒很早就展開(kāi)相關(guān)晶片布局，并于 2015 年中量產(chǎn)第一代 E-marker 晶片，至今已出貨約一百二十萬(wàn)顆；而該公司近日發(fā)布的第二代 E-Marker 產(chǎn)品，尺寸進(jìn)一步縮小，可提供 DFN10 3×3 毫米與 DFN8 3×2 毫米兩種封裝尺寸，已取得 USB-IF 協(xié)會(huì)認(rèn)證，預(yù)計(jì)于 2016 年第一季導(dǎo)入量產(chǎn)。
除了線纜設(shè)計(jì)須謹(jǐn)慎小心之外，由于 USB Type-C 的傳輸速度一舉從 5Gbit/s 躍升至 10Gbit/s，亦將面臨諸多訊號(hào)干擾的問(wèn)題。
實(shí)現(xiàn) 10Gbit/s 傳輸率 訊號(hào)干擾為首要挑戰(zhàn)
祥碩產(chǎn)品中心資深經(jīng)理張欽俞(圖 2)表示，USB Type-C 欲統(tǒng)一眾多介面，來(lái)提供更佳的資料、影音與電力傳輸。在資料傳輸上，其傳輸速度增進(jìn)至 10Gbit/s、提升資料編碼 / 解碼效率，以及支援 Multiple-IN，同時(shí)也增進(jìn)影音串流頻寬，使其可傳輸更高解析度、即時(shí)且不會(huì)斷訊的影音，并提升充電功率最大到 100W。
張欽俞指出，從 Apple、Google 發(fā)表的產(chǎn)品能觀察到終端應(yīng)用朝向美觀、輕薄短小、簡(jiǎn)易操作與統(tǒng)一介面的趨勢(shì)邁進(jìn)，因此未來(lái) USB 插槽將可能只剩下一個(gè)孔或兩個(gè)孔可供使用，然而，在插孔有限的情形下，使用者卻有諸多應(yīng)用必須執(zhí)行，因此傳輸?shù)念l寬便顯得更為重要，故傳輸頻寬也不斷擴(kuò)大，譬如 USB Type-C 便可支援最高達(dá) 10Gbit/s 的傳輸頻寬。
圖 2 祥碩產(chǎn)品中心資深經(jīng)理張欽俞觀察，未來(lái)應(yīng)用朝輕薄美觀發(fā)展，因此在 USB 插孔有限的情況下，提升數(shù)據(jù)傳輸頻寬有其必要性。
張欽俞認(rèn)為，盡管 USB Type-C 能提供眾多優(yōu)勢(shì)，但也面臨訊號(hào)干擾挑戰(zhàn)。過(guò)去從 USB 2.0(480Mbit/s)邁向 USB 3.0(5Gbit/s)時(shí)，便曾遭遇訊號(hào)干擾的問(wèn)題，而現(xiàn)今 USB Type-C 從 5Gbit/s 攀升至 10Gbit/s，其資料傳輸量變得更大，加上使用者的終端應(yīng)用來(lái)源多元及系統(tǒng)連結(jié)復(fù)雜，在在皆使訊號(hào)干擾的挑戰(zhàn)更為加劇。
張欽俞補(bǔ)充，雖然訊號(hào)干擾會(huì)成為 USB 3.1 的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，但此挑戰(zhàn)并非無(wú)法克服，設(shè)計(jì)者可透過(guò)學(xué)習(xí)與經(jīng)驗(yàn)累積來(lái)解決此問(wèn)題。
此外，張欽俞認(rèn)為相關(guān)的 USB Type-C 應(yīng)用即將來(lái)臨，并看好主控端、筆電和行動(dòng)裝置將成為日后的潛力應(yīng)用；同時(shí)該公司為了搶進(jìn) USB Type-C 市場(chǎng)，亦積極投入開(kāi)發(fā)主控端晶片，據(jù)悉，此產(chǎn)品已通過(guò)認(rèn)證。
值得關(guān)注的是，新介面誕生，除了會(huì)遇到設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，也將對(duì)舊有元件或應(yīng)用市場(chǎng)帶來(lái)新變化與影響。
沖擊電源轉(zhuǎn)換器市場(chǎng) USB PD 減少充電配件
圖 3 ROHM 中國(guó)臺(tái)灣設(shè)計(jì)中心技術(shù)協(xié)理吳建霖表示，USB-C 的潛力應(yīng)用如智慧手機(jī)、筆電、數(shù)位相機(jī)、外接式硬碟盒、列印機(jī)和汽車(chē)等。
商家廠商相繼推出采用 USB Type-C 介面的筆電與智慧手機(jī)后，進(jìn)一步助長(zhǎng)其聲勢(shì)，然而，由于 USB Type-C 支援 USB PD 標(biāo)準(zhǔn)后，消費(fèi)者只須利用具有 USB PD 功能的線纜，便能替各種裝置充電，因此勢(shì)必對(duì)電源轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)造成一定影響。
羅姆(ROHM)中國(guó)臺(tái)灣設(shè)計(jì)中心技術(shù)協(xié)理吳建霖(圖 3)表示，歐盟將于 2017 年時(shí)規(guī)定制造商須生產(chǎn)規(guī)格與介面能共用的充電器與接頭，來(lái)減少各式復(fù)雜的充電器廢棄物，以達(dá)環(huán)保目的，此將促成 USB PD 更加蓬勃發(fā)展。
此外，USB PD 的優(yōu)勢(shì)包括可自動(dòng)檢測(cè)連接裝置所需的功率，同時(shí)過(guò)去 USB 2.0 標(biāo)準(zhǔn)、USB BC 1.2 標(biāo)準(zhǔn)分別只能提供 2.5 瓦(W)、7.5W 的充電功率，但 USB PD 將功率大幅提升至 100W；任何搭載 USB Type-C 介面的終端裝置如智慧手機(jī)、擴(kuò)充基座、桌上型電腦、LCD 螢?zāi)?，甚至是汽?chē)等，皆能透過(guò) USB PD 線纜進(jìn)行雙向充電。
吳建霖指出，對(duì)消費(fèi)者而言，有了 USB PD 之后，出國(guó)旅行毋須再攜帶各種終端裝置的電源轉(zhuǎn)換器，便能替各種裝置充電，因此隨著 USB PD 的發(fā)展，電源轉(zhuǎn)換器商將受到較多沖擊；而羅姆也看好 USB PD 的市場(chǎng)潛力，日前則推出外部元件較少且整合性較高的 USB PD 控制 IC，現(xiàn)今出貨量約兩百萬(wàn)顆，已有筆電、二合一(2 in 1)筆電、平板和行動(dòng)電源等領(lǐng)域的廠商采用。
另一方面，因 USB Type-C 可提供影音與電源傳輸，未來(lái)當(dāng)所有的影音訊號(hào)與電源皆整合至機(jī)上盒(Set Top Box)，使用者可透過(guò) USB Type-C 線纜連接至機(jī)上盒來(lái)傳輸影音與電源，故面板背后便毋須重復(fù)搭載整合影音與電源的印刷電路板(PCB)，從而有助節(jié)省成本，以及驅(qū)動(dòng)更薄的面板出現(xiàn)。
機(jī)上盒采納 USB-C 催化薄型電視發(fā)展
USB Type-C 介面有助電視螢?zāi)桓虞p薄。USB Type-C 連接器可同時(shí)支援影音與電力傳輸，機(jī)上盒(STB)若搭載此一接口，將可透過(guò)一條 USB Type-C 線纜將影音訊號(hào)與電力傳送至電視螢?zāi)?，讓電視面板毋須再?nèi)建電源板，從而節(jié)省電視開(kāi)發(fā)成本，并實(shí)現(xiàn)更輕薄的設(shè)計(jì)。
圖 4 技流科技業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)協(xié)理莊益林認(rèn)為，USB Type-C 提供 10Gbit/s 的資料傳輸功能，可望加速 4K、8K 解析度的應(yīng)用普及。
技流科技(GRL)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)協(xié)理莊益林表示，因 USB Type-C 支援 DisplayPort 等介面，加上又能傳輸電源，機(jī)上盒制造商若采用 USB Type-C 接口并整合影音和電源供應(yīng)功能，日后電視螢?zāi)恢灰砸粭l USB Type-C 線纜與機(jī)上盒連接，便能獲得影音與電力來(lái)源，可節(jié)省電視面板背后的印刷電路板，讓電視螢?zāi)桓虞p薄。此外，USB Type-C 可提供 10Gbit/s 的資料傳輸功能，亦有助加速 4K、8K 解析度的產(chǎn)品問(wèn)世。
莊益林進(jìn)一步指出，由于 USB Type-C 整合多種影音介面，恐將對(duì) HDMI 高速影音傳輸介面造成影響。因 HDMI、MHL 須要收取權(quán)利金，而 USB Type-C 毋須收取權(quán)利金，加上 HDMI 的接頭較大及其架構(gòu)問(wèn)題，如果 HDMI 不改變接頭，或改采 USB Type-C 的接頭，當(dāng) USB Type-C 市場(chǎng)接受度提高及眾多品牌大廠投入的情況下，HDMI 有可能漸漸被淘汰。
現(xiàn)今 USB Type-C 的產(chǎn)品可大約分成六種類(lèi)型，包括筆電 / 平板 / 智慧手機(jī)；線纜；顯示轉(zhuǎn)換器(Dongle)/ 擴(kuò)充基座(Docking)；電視 / 螢?zāi)唬怀潆娖鞯?。?USB Type-C 應(yīng)用約分為以下四種：1. 僅具接頭正反插功能；2. 支援正反插及影音輸出；3. 支援正反插、影音和電源供 / 受電；4.Thunderbolt 3 支援 USB Type-C。
莊益林強(qiáng)調(diào)，由于 USB Type-C 能提供諸多應(yīng)用，故相容性是待克服的挑戰(zhàn)，若不相容的話，可能會(huì)導(dǎo)致上述功能無(wú)法運(yùn)作，或促使線纜 / 裝置燒毀，因此線纜多搭載 E-marker、Dongle 多搭載告示板(Billboard)，以切換到正確的電源傳輸模式，提升安全性。
