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USB Type-C应用与产业生态

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威锋电子(VIA Labs, Inc.;VLI)产品行销副总许锦松
威锋电子(VIA Labs, Inc.;VLI)产品行销副总许锦松

威锋电子(VIA Labs, Inc.;VLI)产品行销副总许锦松先生提到,USB Type-C规范在去(2014)年8月才刚由协会官方公布1.0版本,威锋自一开始就是USB Type-C及PD相关规范的贡献者(contributor),并在2014年COMPUTEX举办的DTF活动中就曾介绍过USB Type-C连接器。

从默默无闻到火速窜红的USB Type-C

真正让USB Type-C开始火红的关键因素,是苹果与Google在今(2015)年4月抢先推出支持USB Type-C的轻薄笔记本电脑,而NOKIA、大陆乐视集团(LETV Group)陆续推出支持这个新型态规格的产品,使得USB Type-C界面迅速成为话题。

许锦松先从USB-IF协会规范的正确叙述,为USB相关规格术语释疑。USB Type-C,或称USB-C。SuperSpeed USB传输速率是5Gbps,而SuperSpeed Plus USB则代表10Gbps与10Gbps以上的规格;为此,USB 3.1重新定义出Gen1(5Gbps)和Gen2(10Gbps),也就是未来看到标示USB 3.1的应用产品时,必须注意其规格描述是Gen 1或Gen 2。

过去USB Power Delivery 1.0充电规范中,藉由在Vbus信号线传递FSK信号(FSK over Vbus)的设计,确定无法跟USB Power Delivery 2.0兼容,USB PD 2.0改采透过Type-C的CC信号线来传输BMC信号(BMC over Type-C CC)。

实际上,Type-C只是个连接器的一种规范。之前一般常见的有:主控与装置普遍使用的Type-A,限装置使用的Type-B;在USB Type-C规格制定的同时,因考虑到各种不同的技术领域,且新增功能性的扩展,比如PD 2.0和Alternate Modes(Alt-Mode),顺便将这个防呆、全新支持正反插的连接器一并改善。因此,使用USB Type-C的装置,不必然等于USB 3.1的传输速度。

USB Type-C打造完美大一统周边界面

过去PC指的是个人电脑(Personal Computer),现今已逐渐转型成个人化运算(Personal Computing)——人们以手机、平板、变形平板、笔记本电脑及桌上型电脑来执行运算及其他多工需求,而这些移动设备之间的连接性,过去是靠着USB、Micro-USB以及无线的方式相互连接。

其中值得一提的是,2006年12月国内政府信息产业部颁布了手机充电器行业标准,要求手机充电器需统一界面,并且要采用USB连接埠,因此促进手机在数据同步、输入装置上的USB应用相当普及。

旧有的USB 2.0,仅有4或5个接脚(这取决于连接器的版本),USB 3.0的规格以其为根本,增加5个额外的接脚。而完整功能的USB Type-C则有24个接脚:4对差动信号是高速传输的基础;另外4对电源和接地pin用以实现连接器允许超过3A以上的电流规格;4个在插座侧的针脚专门为了USB 2.0的数据传输而保留,但在插头上只使用到2个,而另外2个针脚保留于Alt-Mode的旁带应用,一个针脚被定义为CC或组态通道。除此之外,也定义了Vconn脚位,它是独立于Vbus的电源针脚,可以供电给传输线或配件装置。

全新设计的USB Type-C连接头,界面尺寸为8.4 mm x 2.6 mm,仅比一般手机的micro-USB略大,它不像过去Type-A或Type-B连接器有方向性的限制,无论正反面都可以插,且支持至少一万次热插拔;支持5V/3A输出(15W);若搭配USB PD附加芯片,则可做更高充电功率(65~100W)输出。

特别是USB 3.1新型态Type-C针对视讯传输(支持4K UHD画面输出)大幅改善,将来手机、平板、笔记本电脑,都能藉由一条Type-C传输线,搞定数据、影音及电源的连接输出?入应用。USB 3.1 Type-C成本初期稍高,但可预料未来可望调降。

目前应用USB 3.1 Type-C的实例产品

活动现场,许锦松也介绍当前几家大厂已使用USB Type-C界面的产品。首先是苹果于2015年4月推出的New MacBook轻薄笔记本电脑,界面设计仅提供一组USB Type-C连接埠,另可搭配加购多款专用转接配件,比如以USB Type-C转出USB Type-A数据传输、HDMI视讯输出以及一组Type-C连接埠供电。

谷歌(Google)推出ChromeBook Pixel 2015,机身左右侧各设计一组USB Type-C界面,另外提供两组USB Type-A连接埠,周边装置的连结则另外提供多款转接配件可加购,比如USB Type-C转Type-A转接线、USB Type-C转HDMI以及DP转接。

NOKIA N1为一款7.9寸平板,2048x1536分辨率,以USB Type-C为唯一连接界面,但受限于其USB主控芯片,仅提供USB 2.0的传输规格。大陆乐视集团(LETV Group)智能手机一上市即在市场上热卖,超越国际手机大厂的脚步,抢先推出三款USB Type-C为界面的手机,掀起一阵讨论话题。

威锋Type-C芯片方案

许锦松揭露,威锋推出USB Type-C芯片参考设计方案,共分为五大类。主机板及界面扩充卡,搭配USB Type-C的主控芯片,有VL808(1埠)/VL805(1C+2A埠),提供USB 3.1 Gen2/Gen 1连线速率,选配VP222充电芯片;USB Type-C的Hub方案则有VL812搭配VP222充电芯片,支持USB 3.1 Gen 1(5Gbps);作为USB Type-C转SATA方案,则有VL716/VL713桥接芯片,提供USB 3.1 Gen 2/Gen 1连线速率,整合外接switch的单一芯片设计。

至于显示模式切换上,威锋提供VL100(Video Dongle)解决方案,以及提供Electronic Marker(E-Marker)传输线解决方案VL150,此产品并已获得USB-IF兼容性认证。至于USB Type-C界面装置所需要的大容量移动电源?车充电源?桌充(插墙充电器)也有VP222及VP223等解决方案。许锦松乐观估计,到2020年底,全球会有累积超过20亿装置采用USB Type-C界面,市场渗透率将高达80%。