USB 3.0应用蓄势待发 eSATA高速传输界面积极抢占市场

USB 3.0具回溯兼容设计

HD(High Definition)应用持续发烧，不只是数码镜头、数码摄影机...等多媒体应用所产生的数据量持续暴增，已是目前相关应用周边在整合应用方面的新难题，例如，要将高分辨率的数码影片传入硬盘录影机，当录制的是FullHD视讯，是必得花上更多时间处理传输这种琐事。在因应全面HD化的发展趋势前提，目前已有相当成熟、且可延续使用习惯的USB界面积极透过版本升级抢占市场，而从内接转外接用途的eSATA进阶传输界面，也有了新的竞争契机...

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多媒体应用，在不断拉高影音规格的趋势下，暴增的纪录数据早已是GB级的等比倍增趋势，对于使用者来说，更是不断考验电脑平台硬件极限的应用。而在应用这类媒体产制工具前，必须解决的第一件是就是如何有效率的、便捷地将这些媒体素材取出，首当其冲必须面对各式新传输界面应用持续改革的关键点。

而因应娱乐应用High Definition发展，最明显的变化就是影音档案容量暴增达四倍！以前一套电影需使用最多8GB存储备份，(单面双层DVD)、记录内容，而目前针对HD应用的热门BD蓝光光盘，单碟影音内容就使用了近40GB容量，传输这些数据所花的时间，也会因为影音数据暴增而同步增加。不论是针对数码数据、影像或是其他应用目的设置的传输界面，例如，USB、HDMI、DispalyPort、SATA、eSATA...等界面，都需面对产业需求而持续推出更新版本因应，本文将讨论目前发展最热门的USB界面、与其竞争界面 eSATA 的相关讨论。

USB 2.0效能有限 无法有效处理HD高速传输需求

观察USB技术发展，当时可取代USB的连接界面技术相当多、技术也较成熟，在成本更是比导入USB界面低许多，当时USB界面必须花数年持续推广才改版进阶至2.0版本，目前的2.0版的数据传输极速可达480Mb/sec。

虽然USB 2.0界面具480Mb/sec足以应付多数操作，但碰上FullHD摄影机或是镜头传输，就显得有点力有未逮，因为界面的效能瓶颈，无法有效发挥传输效益，使用者必须花较多时间来等候数据传输。USB 3.0在2009年正式释出完整规格，目前技术规格呈现USB 3.0可达到5Gb/sec理论传输效能，此效能表现面对各式HD应用需求已绰绰有余。

目前USB 3.0导入契机，其实也是延续原有USB版本更迭的应用基础，而USB 3.0界面在可回溯兼容的开发前提下，其实提供了在现有架构下的规格大幅升级，对旧有设备用户来说原有的USB 2.0装置投资不用因为升级3.0则全部汰换，对于需要采高速传输的装置，如外接式硬盘或是影音装置，则可透过USB 3.0界面进行高速数据传输。

积极抢攻巨量数据传输应用

观察足以与USB 3.0界面相抗衡的传输界面，以eSATA在成本、应用上最为接近，即便eSATA在架构与应用成本、成熟度均比USB 3.0高许多，但实际在eSATA的应用比较以外接硬盘的短距传输为主，而在外部应用若数据转移碰到另一部电脑未设置eSATA界面，可能传输应用就会因此碰壁。

相对的，USB 3.0虽然属于新界面，相关的芯片与装置配套仍不完善，但USB 3.0却可以回溯兼容2.0传输方式，透过旧界面解决基本传输需求。另一方面，产品的使用瓶颈一般都不是发生在传输效能方面的问题，实际却是eSATA是属于内接界面的外用延续规格，但内接的周边一向以来都没有电源取用的问题，但改外接了，电源从哪取得就是一个令人头疼的技术问题！连接界面本身无法供应电源为eSATA美中不足的设计，连结设备还需要一组搭配用的外接电源，才能顺利完成传输。

此外，eSATA还有另一个罩门！由于内接应用为主的传输界面，与PCB主机板的连接器距离相当接近，因此可以用简单的连线完成高速传输所需的的环境设定，但今天若想透过eSATA进行长距离数据传输，可能就要先应付繁复的杂讯干扰问题？

至于USB 3.0在界面规范时，就已延续USB的传统为优先，例如，电源、传输线材、界面的电气规格，另相关规格制定也针对2.0常见的限制加以改善，例如在线材长度、供电设计方面进行敢善，以2.0界面电气规格为500mA，3.0版USB界面则上修为900mA输出，另USB 3.0的传输效能规划也较2.0版提升至少10倍，对eSATA界面而言，已经形成极大的竞争势力。

另外，在界面的效能表现，USB 3.0具备5Gb/sec传输效能，以此规格对照第三代SATA的6Gb/sec传输效能虽仍有一段差距，在传输效能方面的表现仍略逊于SATA，但对外接装置硬盘、光盘机装置应用而言，USB 3.0与SATA间的规格差异小，USB 3.0反而具备更多条件优势，这些关键也是USB 3.0未来竞争的重要能力。

譬如说，USB 3.0具备回溯2.0规格的界面连接构型，使这不需再为新界面添购转接线，也具备可串接127组装置的优势，此部分规格相比SATA仅能连接15组设备的限制而言，应用弹性相对大许多，而缆线设计方面，在官方数据显示USB 3.0至少能有3~5米缆线距离，而eSATA在规范中最常仅2米，两者相比USB 3.0虽在传输效能产生些微差距，但在外接装置的应用实用性表现，规格面的细节差异却仍远远胜出eSATA。

USB 3.0仍有瓶颈尚待克服

检视USB 3.0的理想传输效能，号称足以达到USB 2.0的十倍表现，虽说如此，但在实际产品设计中，导入的时程可能还会比预期时程来得更久，也会衍生更多复杂问题。因为目前USB 3.0的主控芯片发展，需要更多实务设计加入参考设计，要达到量产与整合应用的目的，业界一般评估会先以外接式存储装置应用为主，多媒体周边与电脑的界面导入，应该还要一段时间才能普及，至于相关的认证、验证能否上市的必要程序，也造成初期投入的业者可能需要付出更多成本，才能将USB 3.0界面导入实际产品设计中。

除了硬件端的发展瓶颈，在软件面也有类似的问题需要进一步改善！例如，目前Microsoft视窗操作系统必须透过系统端的原生驱动程序，来整合USB 3.0的周边应用支持，但目前的现况是相关驱动程序仍必须由芯片开发商自行张罗，致使导入相关解决方案的厂家必须自己找寻资源，或跟原厂索取技术奥援，利用公版驱动程序来进行细部调修，如此一来，业者的导入成本势必因此提高，将导致USB 3.0在初期的周边与应用单价偏高，势必更不利于高速传输界面的推广工作。

兼容与稳定性仍是扩展应用考验

任何新界面开发，在发展直至公开界面规范过程，无可避免一定会历经早期推广碰到的困难。由于USB 3.0一举将原有的传输效能提升10倍，在界面、硬件与轫体搭配的开发难度亦提升数倍，甚至会发生如芯片端、界面接头、连接器、缆线、操作系统...等各个环节，都极容易因些微差异而产生无法连接或应用不稳定的窘境，这些使用体验即可能致使界面导入与推广的问题。

为了确保界面、周边从设计到成品的兼容特性，USB 3.0的测试方案与认证规范，就成为相当重要的环节。在USB Developer Conference中宣布了USB 3.0的产品测试、认证方案，只要通过USB 3.0认证规范，才能取得 SuperSpeed USB的Logo，始可将此Logo用于产品包装标示、行销。目前业者在开发USB 3.0装置时，需将测试实品送交专责测试事宜的USB-IF PIL (USB Platform Interpretability Lab)实验室进行相关测试与认证程序，取得正是认证才算是达到产品上市的兼容品质最低标准。

eSATA 持续抢占USB2.0市场

eSATA界面规格为以SATA为基础的延续性界面规格，基本上SATA为内接高速装置的界面技术，多用于硬盘、光盘机、甚至是蓝光光盘机...等内接式装置，而eSATA的推出背景，则是着眼于越来越多的大量数据转移、复制需求，虽然相同的应用模式，也可透过界面普遍性更高的USB 2.0或是IEEE1394界面取代应用途径，但现实的问题是目前USB 2.0传输效能极限为480Mb/sec，IEEE1394的效能也仍差强人意，反观硬盘机内部的数据传输效能已经可以达到将近80MB/sec的水准，此时再回头检视USB 2.0和IEEE1394的界面规格，就会发现光是界面的传输极限，就已经成为硬盘装置或是蓝光光盘机的外部传输数据效能瓶颈。

把时间拉到2004年，当时SATA-IO因应硬盘或光盘机高速装置外接化的需求，制定了eSATA的高速传输界面标准，实现外接界面也能与针对内接目的设计的SATA界面能具备相同的传输效能，达到SATA 3Gb/sec的传输极致表现(SATA 3Gb/sec可达300MB/sec：SATA 1.5Gb/sec可达150MB/sec)，对比先前提及硬盘内部传输已经可以达到接近80MB/sec的传输效能，即便初阶的SATA、eSATA也都有150MB/sec传输效能余裕，可以轻松应付应用需求。

eSATA规格释出，也不是单纯仅有界面外接化这麽单纯，其实在eSATA界面规范中，也针对外接应用提供更完善的应用机制，例如，eSATA可支持热插拔 (Hot Plug)、连接埠扩充(Port Multipliers)...等延伸SATA外接化需求的功能。

eSATA与USB界面的整合搭配

检视eSATA的界面规格优势，eSATA界面在桌上型、笔记本电脑中的应用相当成熟，但eSATA的界面插孔设置必定会对于现有的USB或是IEEE1394产生排挤，因为在笔记本电脑设计界面构型空间有限、桌上型电脑也朝小型化或是AIO的整合趋势发展，增设eSATA就必须减少其他界面插孔设计。

由于目前高端笔记本电脑或是玩家型桌上型电脑、AIO电脑，大多都以搭载eSATA，不管是不是采折衷的eSATA搭配USB设置整合界面，或是直接就导入eSATA界面，都已经对USB界面在高速应用上产生排挤效应，加上eSATA为延续SATA外接化的界面技术，基本上相关功能控制芯片的研发技术已趋向成熟、完整，建构应用架构的成本问题较小，在导入应用的难度也较低许多，已经成为高效传输界面常见的选项之一。eSATA搭配USB的Combo Connector就是在此前提下产生的产物， eSATA搭配USB的Combo Connector同时具备 eSATA与USB界面，主力的高效传输界面仍以eSATA为主，辅助性质的中/高速传输应用则透过界面的USB 2.0搭配使用，属于较为折衷的解决方案。

成本仍是USB 3.0市场发成长关键

USB 3.0高传输效能的代价，除在功耗、技术难度的限制外，其实关键的问题就在成本方面，尤其是当USB自2.0转换至3.0，由于运行数据传输带宽等于大幅提升，对于信号抗杂讯的设计势必得着墨更多，原有USB 2.0架构可能很简单的抗杂讯设计，转换至USB 3.0架构上，相关的信号品质维护与保护元件设置，在数量可能就会增加许多，其间产生的额外成本，也会直接影响系统的建构成本。

USB 3.0设计中，因为信号的传输限制，可能在传输距离就不能如2.0装置般可支持较线上离的传输，而在USB 3.0的系统架构对于时脉的精密度要求，也极可能为USB 2.0设计方案的数倍，而初期在相关解决方案的整合度有限的状况下，除整合设计的难度大增，电子电路也必须搭配更多特制的元件，维持USB 3.0相对更严谨的设计要求，而主控芯片的制作复杂度，业者评估也至少搭配90纳米制程才能一次整合更复杂、数量更多的晶体管元件，若无法有效创造产品数量且在制作成本居高不下的状况下，更能达到推广的目的。

根据市场研究机构In-Stat的预测指出，市场USB 3.0元件出货量可望于2009~2013年间产生200%的稳定成长。 即便USB 3.0目前面临许多技术或是推广上的挑战，但业界多半对此技术抱持乐观看法，因为USB界面的使用习惯毕竟已经花了相当多时间酝酿，其便利性与接受度已经深入使用者的IT产品使用习惯，而要将USB 3.0系统、产品推销给电脑用户，若撇除成本与初期周边数量较少的问题限制，推广USB 3.0应用会较推广其他高速传输界面更为简单。

USB 3.0采实线的电子电路进行数据传输，有其物理上的传输效能提升极限，而以往在机房应用端才会使用的光纤数据传输技术，在英特尔开发者论坛(Intel Developer Forum)中也释出具备10Gb/sec传输速度的Light Peak光通讯技术，根据IDF释出的信息理解，Light Peak为采取光学技术为基础的传输界面， Light Peak的主控芯片预估今年上市，在Intel的规划方向里，势必会将Light Peak技术以整合到未来桌上型电脑、笔记本电脑设计为目标。