USB 3/3.1高速串列匯流排規格演進與市場趨勢
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USB 3.0以相容USB 2.0且提供10倍速(5Gbps)連線速率、更大的週邊工作電流為訴求，伴隨著AMD、Intel晶片組的原生支援，成為週邊擴充界面的唯一主流；然面對高速SSD、高解析度的4K解析度影像傳輸上已嫌不足，同時面臨到結合週邊、顯示、I/O控制三合一的更高速Thunderbolt匯流排的點名叫陣下，USB-IF協會決定從2013年提出USB 3.1新規格加倍應戰，同時設計新型態萬用接頭，以及針對頻率干擾部份的改良。
USB(Universal Serial Bus通用序列匯流排)規格從1996年1月提出時的1.5Mbps、1998年9月推出USB 1.1規格，傳輸速度提升到12Mbps；2000年4月USB 2.0的HiSpeed模式，更增加40倍到480Mbps。在這種快還要更快的需求驅動下，2008年11月USB-IF協會推出USB 3.0，採用差分串列驅動訊號技術，傳輸速率高達5Gbps，其採用8b/10b編碼，理論傳輸速率為500MB/s。
市面上常看到的USB 3.0 Type-A連接頭，內部藍色PCB基板有9個金屬訊號腳位(9pins)，藉由巧妙的機構件設計，USB 2.0連接頭連接時，僅會接觸到USB 3.0介面基板的USB 2.0保留訊號，而與後端USB 3.0的5pin連接訊號完全隔離，也因此USB 3.0連接線？連接頭可以與既有的USB 2.0/USB 1.1相容，安裝既有的USB 2.0/1.1裝置。
USB 3.0最高能提供900毫安培電流量，比起以往USB 2.0的500毫安培電源更大，更能驅動並供應援當今需要電力的各式PC週邊儲存裝置。同時USB 3.0在功耗？節能機制上也有所強化，像是設計中斷訊號協定，當主機進入待機模式時，會主動切斷與USB 3.0匯流排的連線。
從主控、週邊到傳輸影音 USB 3.0無所不包
USB 3.0一開始是以主機板上、筆電的USB 3.0附加主控晶片、附加介面卡為主，至於週邊裝置的應用上，則是以分接器(Hub)、讀卡機、外接硬碟轉接盒或儲存裝置為主，然後也陸續有網路儲存裝置(NAS)、顯示器甚至大尺寸的數位電視，加入USB 3.0介面埠的支援。隨著2011、2012年AMD與Intel南橋晶片組加入USB 3.0規格原生支援後，USB 3.0成為PC週邊介面的主流標準。
USB AV則是USB 3.0/3.1的應用新概念，目前USB 3.0實測傳輸速率約370？390MB/s，傳遞未壓縮的1080p@60Hz畫面資料量(約每秒190MB)也綽綽有餘；但是若要傳輸到4K(3840x2160@60Hz，約780MB/s)，則必須借助WiGig(802.11ad)無線傳輸盒，搭配即時壓縮硬體或改用下半年會出現的USB 3.1影音傳輸裝置。
挑戰Thunderbolt 2014 USB 3.1加倍奉還
目前跟USB競爭高速串流週邊標準的另一勁敵，是英特爾(Intel)於2011年發表的Thunderbolt匯流排技術(其原始代號為LightPeak)。Thunderbolt結合了PCI Express、DisplayPort與GP I/O控制等傳輸協定於一體，具備雙向10Gbps傳輸速率，是USB 3.0的兩倍。
採用的連接頭形式為mDP(mini-Display Port)，有銅軸電纜與光纖等兩種連接線設置，訊號線最長可達100公尺，Thunderbolt可採取菊花鏈(Daisy-chain)的連接方式，可同時做顯示卡影像輸出、或連接高速網路、儲存裝置，最多串接6個Thunderbolt周邊。
2011年2月Apple推出首款搭載Thunderbolt匯流排的MacBook Pro筆電產品，隨後推出的MacBookAir、iMac等機種，也追加1？2個Thunderbolt匯流排介面埠。目前ThunderBolt的應用，主要以A/V影音應用為主，配置Thunderbolt系統以Apple的桌電？筆電為最大宗，PC部份則僅有少數筆電、AIO一體桌機支援。
然而從主機？筆電的Thunderbolt連接控制？傳送端，Thunderbolt連接線？連接頭，到週邊裝置內部，都需要所費不貲的Thunderbolt附加晶片，以及功耗上的因素，造成Thunderbolt在一般PC、筆電甚至平板上還不普及的原因。
由於固態硬碟(SSD)逐漸普及，而SATA 6Gbps的SSD傳輸速率動輒突破5、600MB/s，換算成串列傳輸率早就超過6Gbps，超越了以往USB 3.0的5Gbps所能負荷；而過去以USB開發的影音轉接傳輸裝置，也面臨到需要傳輸到1080p@60以上或4K(3840x2160)的影音需求。
因此在2013年，USB-IF協會首度發表，將推動10Gbps SuperSpeed USB 3.0(後改稱為USB 3.1)，其傳輸速率將加倍提高為10Gbps，即將挑戰當前Thunderbolt 10Gbps的傳輸速率的霸主地位。
傳輸速率倍增到10Gbps的USB 3.1規格，可以同時應付傳統USB 3.0的傳輸裝置、USB 3.0轉AV的顯示器做影音同步輸出，不至於會受限於5Gbps傳輸上限而出現同步延遲；亦能傳送每秒近1GB的資料量，對於需要更高速資料複製與傳送需求的PC/NB用戶來說，更能事半功倍。
USB 3.1使用USB 3.0相同的線材、連接頭與PCB，但由於傳輸時脈？速率提高到10Gbps，因此PC/NB主機板佈線設計上，從USB 3.1主控晶片到連接頭走線長度限制縮成4？12英吋，同時非主動式連接線長度限制為1公尺；對大型伺服器或儲存系統而言，還需要外加訊號放大器(Repeater)裝置或相關電路。
2014年4月在深圳舉行的英特爾開發者論壇(IDF)中，USB-IF協會正式公佈了USB 3.1推廣進程與相關連接埠的設計圖，包括標準的Type-A介面、應用於智慧手機、平板的Type-B(micro-USB)，以及全新設計、導向更輕薄、更纖細行動裝置的Type-C。
過去USB 3.0介面是採取2.5Gbps串列時脈訊號源，經展頻(SpreadSpectrum)的結果，若USB 3.0裝置內的金屬遮蔽未設計好，其從USB界面埠溢出的電磁波，會對現有2.4GHz頻段的Wi-Fi裝置、無線滑鼠等造成干擾。
USB 3.1將串列時脈訊號源倍增為5Gbps，同樣情況可能也會對既有5GHz頻段的802.11a/n/ac裝置造成干擾的情況。
因此在規範中，USB 3.1 Type-A的母插座(Female Connector)設計上，比過去USB 3.0多了4個接地金屬彈片，較原先USB 3.0連接器可以減少10dB的電磁波雜訊溢出。而USB 3.1規範中全新設計的USB Type-C，尺寸為8.3×2.5mm，略小於當前PC的USB介面，大於許多手機採用的的micro-USB B-type介面。
新介面能支援一萬次的插拔，正確插入後會有喀答聲，而最大的優勢在於插入時不必考慮方向性，這對行動裝置用戶來說，可以真正的隨插即用，不必擔心方向性，或者硬插造成介面損壞的情形。
相關規格定案之後，實際10Gbps SuperSpeed USB 3.0的應用產品與相關主控晶片，可望在2014年下半年出現於市面。而其推廣與應用，預料將尋USB 3.0的模式，先從主機板？筆電的主控晶片、週邊裝置開始，同時轉A/V影音裝置也會導入，2015年以後的主機板？筆電的晶片組加入原生USB 3.1規格支援，2017年可望逐漸成為主流。
USB 3.1傳送速率達到10Gbps，已具備足夠實力跨界挑戰HDMI、DisplayPort甚至Thunderbolt等，用於超高速AV影音匯流排主流地位。
在硬體設計上維持超高頻訊號的傳輸完整度，注意與PCB板阻抗匹配性，同時掌握與USB3.0/2.0/1.1向下相容的可靠度、資料傳輸穩定性、更智慧節能的電源控制，都是有意開發USB3.0/3.1週邊產品的開發廠商，必須掌握與突破的技術門檻。
