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一统移动设备界面 USB未来技术发展介绍

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威锋电子产品行销副总许锦松。
威锋电子产品行销副总许锦松。

USB 3.0向来以5Gbps传输速率和支持移动设备充电为主要诉求,发展为当今周边界面的主流;然而,应付高速SSD、4K UHD影像传输方面仍略感不足。相较MHL、HDMI、Display Port、Wi-Di/Wi-Gig、Thunderbolt…等各种传输汇流排界面的挑战,USB-IF正制订新一代USB 3.1规范,以10Gbp传输速度,针对移动设备设计的新型态端口,强化视讯及音讯传输与提升充电电流,企图一统移动设备界面。

PC转型朝个人化运算发展

威锋电子(VIA Labs Inc.;VLI)产品行销副总许锦松表示,威锋在USB 3.0的市场布局长达5年,目前引爆讨论话题的USB Type-C连接端口,其实是由Apple、Google、Intel、Microsoft针对移动设备当前之趋势,向USB-IF协会提议,而威锋电子是众多被邀集讨论厂商中唯一的台湾IC厂商代表。

当众人都在讨论,PC(Personal Computer)市场是否将被淘汰而仅存平板与笔记本电脑之时,许锦松则认为未来趋势应以个人化运算(Personalized Computing)作为观察。所有移动设备其实仍都是CPU加芯片组平台?周边的准PC型态,以买车为比喻,消费者的诉求及使用考量会衍生出不同的添购选择。

从各种界面优劣分析  打造完美周边连结

许锦松提到,当今平板已具备4核甚至8核的CPU运算能力,差别仅在于平板不具备个人电脑或笔记本电脑如此强大的周边扩充能力;若能藉由USB 3.0集线器连接相关周边装置,平板亦能胜任个人电脑或笔记本电脑所能执行的工作。

他以各种周边应用及便利性做列表比较,市场上目前广为消费者熟知的界面:HDMI、Display Port、MHL、Wi-Di(Cast)、Bluetooth、Wi-Gig、Dock Port和Thunderbolt;分别就数据传输、音讯传输、视讯传输、充电功能、周边输入以及硬件成本各方面分析比较;各界面皆各有长处及使用偏好,然而比起USB 3.0和USB Type-C仍有不尽完美之处。

USB 3.0在数据传输、音讯、外接电源、周边输入部分表现皆亮眼出色,硬件成本低廉,仅视讯传输需借助CPU压缩而表现普通;新型态USB Type-C即针对视讯传输部分大幅改善,可同步进行数据传输、音?视讯无延迟输出、支持更强的充电功能,可望成为一统各应用需求的完美周边界面选项。

USB 3.x市场现况与USB新规范

许锦松指出,USB 3.1传输速率将倍增至10Gbps,采128b/132b编码(每132位元传输128个数据位元),理论传输速率是1GB/s,为5Gbps、8b/10b编码的USB 3.0实测值400MB/s的2.4倍;仅需对主控?装置芯片与电路做小幅度调整。新的USB Power Delivery(USB-PD 2.0),提供5/12/20V电压及3/5A电流量输出,总体充电功率高达35/65/100W。

全新设计的USB Type-C界面,将使用者经验整合并且提升至「One connector for all mobile devices」。其界面尺寸为24pin、8.3×2.5 mm,支持1万次插拔,具备防水、无方向性即插即用的特性;支持5V/3A输出(15W);若搭配Power Delivery附加芯片?电路,可做更高充电功率输出;无需OTG芯片可做USB主控?副控互换;最后Type-C直接纳入Display Port显示界面信号并支持4K UHD(3840x2160)画面输出。

威锋电子于2014年将推出USB 3.1相关产品,Type-C产品亦预计于2015年上市,未来对于手机及平板用户而言,Type-C将带来极大便利,以单一埠口对手机平板同时提供数据传输、高画质影像、声音以及快速充电等便利功能,值得使用者期待。

威锋Hub芯片方案与时程表

目前威锋电子USB 3.0/3.1集线器产品规划,目前已量产的VL811+芯片为USB 3.0 4-Port集线器,支持智能充电(Smart Charging);VL812芯片除承袭相同设计,更内建DC转DC变压线路。

同时,在USB 3.1 Type-C规格拍板定案之前,威锋电子已提出以VL210芯片开发的第四代集线器产品,同时拥有一个USB 3.0端口和三个USB 2.0端口,目标市场为智能手机或平板所使用之扩充基座装置,提供绝佳的充电功能,同时整合HID(human interface device)控制,使用者即可拥有不受机构拘束的万用扩充基座,提供USB 3.0转VGA视讯输出、USB音讯输出,触控?键盘?鼠标输入,支持OTG功能及USB主控端ACA充电。

预计于2014年底发表的VL818芯片,内建100/1000Mbps以太网络,提供5Gbps 4-Port集线器、SD 3.0读卡机、智能充电(Smart Charging)及智能管控之特性。而2015第1季将推出VL820,将是支持USB 3.1规范的 4-Port集线器产品。

许锦松强调,威锋连续2年获得USB-IF协会的官方集线器认证(Known Good Hub;KGH),及微软Windows 8.1、Windows RT的WHQL认证。威锋电子于官方在线购物网站,推出供研发商进行WHQL认证的微软USB测试工程板(SuperMUTT Pack),每套售249美元。

许锦松最后提到,目前有SDP、CDP、DCP与厂商专属USB充电规范,专属之充电规范主要重点在于提供大于1.5A的充电模式。威锋电子目前已量产的VP200充电芯片,采16QFN(3x3mm)封装设计,具备Power Switch/Data Switch线路,可调整电流上限,自动侦测D+/D-模式,支持BC 1.2 DCP/CDP/SDP协定、Apple2.4A模式和三星快充模式,可应用于个人电脑及笔记本电脑的USB快速充电埠或支持智能充电(Smart Charging)的集线器。

另外,VP201充电芯片,采ESOP 8封装,具备自动调整电流上限与大电流时提供压降补偿,支持DCP模式、Apple 2.4A模式和三星1.2V模式,可应用于车用充电器、电源充电器、移动电源与充电站。预计于2014第三季送样的VP202充电芯片,采SOT 23-6封装,提供双埠USB专属充电控制线路、支持DCP模式、Apple 2.4A模式和三星快充模式,可应用于车用充电器、电源充电器、移动电源与充电站。