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USB Type-C應用與產業生態

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威鋒電子(VIA Labs, Inc.;VLI)產品行銷副總許錦松
威鋒電子(VIA Labs, Inc.;VLI)產品行銷副總許錦松

威鋒電子(VIA Labs, Inc.;VLI)產品行銷副總許錦松先生提到,USB Type-C規範在去(2014)年8月才剛由協會官方公布1.0版本,威鋒自一開始就是USB Type-C及PD相關規範的貢獻者(contributor),並在2014年COMPUTEX舉辦的DTF活動中就曾介紹過USB Type-C連接器。

從默默無聞到火速竄紅的USB Type-C

真正讓USB Type-C開始火紅的關鍵因素,是蘋果與Google在今(2015)年4月搶先推出支援USB Type-C的輕薄筆電,而NOKIA、大陸樂視集團(LETV Group)陸續推出支援這個新型態規格的產品,使得USB Type-C介面迅速成為話題。

許錦松先從USB-IF協會規範的正確敘述,為USB相關規格術語釋疑。USB Type-C,或稱USB-C。SuperSpeed USB傳輸速率是5Gbps,而SuperSpeed Plus USB則代表10Gbps與10Gbps以上的規格;為此,USB 3.1重新定義出Gen1(5Gbps)和Gen2(10Gbps),也就是未來看到標示USB 3.1的應用產品時,必須注意其規格描述是Gen 1或Gen 2。

過去USB Power Delivery 1.0充電規範中,藉由在Vbus訊號線傳遞FSK訊號(FSK over Vbus)的設計,確定無法跟USB Power Delivery 2.0相容,USB PD 2.0改採透過Type-C的CC訊號線來傳輸BMC訊號(BMC over Type-C CC)。

實際上,Type-C只是個連接器的一種規範。之前一般常見的有:主控與裝置普遍使用的Type-A,限裝置使用的Type-B;在USB Type-C規格制定的同時,因考慮到各種不同的技術領域,且新增功能性的擴展,比如PD 2.0和Alternate Modes(Alt-Mode),順便將這個防呆、全新支援正反插的連接器一併改善。因此,使用USB Type-C的裝置,不必然等於USB 3.1的傳輸速度。

USB Type-C打造完美大一統週邊介面

過去PC指的是個人電腦(Personal Computer),現今已逐漸轉型成個人化運算(Personal Computing)——人們以手機、平板、變形平板、筆記型電腦及桌上型電腦來執行運算及其他多工需求,而這些行動裝置之間的連接性,過去是靠著USB、Micro-USB以及無線的方式相互連接。

其中值得一提的是,2006年12月中國政府信息產業部頒布了手機充電器行業標準,要求手機充電器需統一介面,並且要採用USB連接埠,因此促進手機在資料同步、輸入裝置上的USB應用相當普及。

舊有的USB 2.0,僅有4或5個接腳(這取決於連接器的版本),USB 3.0的規格以其為根本,增加5個額外的接腳。而完整功能的USB Type-C則有24個接腳:4對差動信號是高速傳輸的基礎;另外4對電源和接地pin用以實現連接器允許超過3A以上的電流規格;4個在插座側的針腳專門為了USB 2.0的數據傳輸而保留,但在插頭上只使用到2個,而另外2個針腳保留於Alt-Mode的旁帶應用,一個針腳被定義為CC或組態通道。除此之外,也定義了Vconn腳位,它是獨立於Vbus的電源針腳,可以供電給傳輸線或配件裝置。

全新設計的USB Type-C連接頭,介面尺寸為8.4 mm x 2.6 mm,僅比一般手機的micro-USB略大,它不像過去Type-A或Type-B連接器有方向性的限制,無論正反面都可以插,且支援至少一萬次熱插拔;支援5V/3A輸出(15W);若搭配USB PD附加晶片,則可做更高充電功率(65~100W)輸出。

特別是USB 3.1新型態Type-C針對視訊傳輸(支援4K UHD畫面輸出)大幅改善,將來手機、平板、筆電,都能藉由一條Type-C傳輸線,搞定資料、影音及電源的連接輸出?入應用。USB 3.1 Type-C成本初期稍高,但可預料未來可望調降。

目前應用USB 3.1 Type-C的實例產品

活動現場,許錦松也介紹當前幾家大廠已使用USB Type-C介面的產品。首先是蘋果於2015年4月推出的New MacBook輕薄筆電,介面設計僅提供一組USB Type-C連接埠,另可搭配加購多款專用轉接配件,比如以USB Type-C轉出USB Type-A資料傳輸、HDMI視訊輸出以及一組Type-C連接埠供電。

谷歌(Google)推出ChromeBook Pixel 2015,機身左右側各設計一組USB Type-C介面,另外提供兩組USB Type-A連接埠,周邊裝置的連結則另外提供多款轉接配件可加購,比如USB Type-C轉Type-A轉接線、USB Type-C轉HDMI以及DP轉接。

NOKIA N1為一款7.9吋平板,2048x1536解析度,以USB Type-C為唯一連接介面,但受限於其USB主控晶片,僅提供USB 2.0的傳輸規格。大陸樂視集團(LETV Group)智慧手機一上市即在市場上熱賣,超越國際手機大廠的腳步,搶先推出三款USB Type-C為介面的手機,掀起一陣討論話題。

威鋒Type-C晶片方案

許錦松揭露,威鋒推出USB Type-C晶片參考設計方案,共分為五大類。主機板及介面擴充卡,搭配USB Type-C的主控晶片,有VL808(1埠)/VL805(1C+2A埠),提供USB 3.1 Gen2/Gen 1連線速率,選配VP222充電晶片;USB Type-C的Hub方案則有VL812搭配VP222充電晶片,支援USB 3.1 Gen 1(5Gbps);作為USB Type-C轉SATA方案,則有VL716/VL713橋接晶片,提供USB 3.1 Gen 2/Gen 1連線速率,整合外接switch的單一晶片設計。

至於顯示模式切換上,威鋒提供VL100(Video Dongle)解決方案,以及提供Electronic Marker(E-Marker)傳輸線解決方案VL150,此產品並已獲得USB-IF相容性認證。至於USB Type-C介面裝置所需要的大容量行動電源?車充電源?桌充(插牆充電器)也有VP222及VP223等解決方案。許錦松樂觀估計,到2020年底,全球會有累積超過20億裝置採用USB Type-C介面,市場滲透率將高達80%。