Computex 2019 : 納入 Thunderbolt 3 技術助 USB 4 性能突破, PD 標準將漸一統通用快速充電規範

2019.05.31 12:40AM
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今年在 Computex 最後一場專訪也照慣例與訪談 USB IF ,當然受訪者也是已經熟到不能再熟的 USB IF 主席 Jeff Ravencraft ,今年 USB IF 溝通的重點有三項,其一為 USB 4 ,再者為 USB PD 快速充電標準,最後是 USB Type-C 的線材驗證。

納入 Thunderbolt 3 技術底層的 USB 4 並不完全等同 Thunderbolt 3

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在今年 3 月對 USB IF 是相當重要的時間點,因為組織重要成員之一的 Intel 宣布將 Thundelblot 技術開放,同時亦將貢獻給 USB IF 作為新一代 USB 4 的技術底層,藉由 Thunderbolt 3 技術底層, USB 4 大舉提升傳輸性能,可達最高 40Gbps ,但同時仍僅需要一條現行符合標準的雙通道 USB Type-C 線材。

Mr. Ravencraft 表示,雖然 USB 4 的傳輸協定建立在 Thunderbolt 3 技術之上,不過兩者並非劃上等號,但是 USB 技術組織仍在規範中加入選擇性相容性,成員仍可自行決定是否要加入 Thunderbolt 3 的全功能相容,不過若要具備 Thunderbolt 3 的全功能相容,則需要另行通過 Intel 的認證程序,此部分就並非由 USB-IF 負責。

由於在傳輸的底層使用 Thunderbolt 3 , USB 4 雖然在規格看起來有點類似 USB 3.2 ,但實質上是相當不同的技術,不過仍會秉持 USB-IF 對既有技術的向下相容,可完整相容 USB 3.2 的各項規範,只是值得注意的是,由於 USB 4 傳輸頻寬更高,雖然連接介面仍維持使用 USB Type-C ,不過線材的規範將會更為嚴謹。

筆者也試著詢問 Mr. Ravencraft 關於當前 USB 3 系列版本號碼對消費者難以理解的問題, Mr. Ravencraft 表示 USB IF 只是做為在技術組織完成標準制定後的推廣,他們也收到許多反應表示當前的命名方式不易理解,不過畢竟技術開發者有時無法理解市場想法,也造成當前命名方式過於複雜。

不過 USB IF 也表示當前整個組織也在設法簡化消費者識別,他們理解到消費者比起規格更想知道實際的傳輸速度與功率,當前就透過新設計標誌結合傳輸速度、供電規格等方式,讓消費者透過標誌與旁邊的規格看懂規範,另外也指出他們也與工作小組溝通,會設法在 USB 4 使用更易理解的方式使消費者能夠理解。

USB IF 預期技術小組在今年夏季到秋季之間完成 USB 4 完整標準的制定。

USB PD 快速充電規範市占率日益增長

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在 USB PD 出現之前,有不少第三方廠商透過 USB 的介面自行開發快速充電標準,但多半的快速充電標準為自主開發,不具備通用性,不過在 USB-IF 大力推廣開放標準、免授權金的 USB PD 之後,從 PC 開始到行動裝置,已經有許多廠商開始支援 USB PD 快速充電規範。

當前 USB PD 已經可提供最大 100W 的標準,只是以當前市場對於行動、筆電等設備充電的需求,似乎 65W 是當前的甜蜜點,多數採用 USB PD 充電的設備不會超過這樣的規格,但隨著消費者的需求改變,以及裝置耗電量的變化,最終市場上勢必會出現支援 USB PD 100W 的裝置與充電器。

USB IF 也看好當前日益茁壯的 USB PD 標準,因為藉由聯盟成員大力推廣之下,許多廠商也看到快速充電規格標準化的優勢,逐漸放棄或是放緩非開放標準的快速充電,或者採私有規格與 USB PD 並行,或者僅保有 USB PD 快速充電等,未來 USB PD 技術有望在 100W 以下的電子設備越來越普及。

USB IF 也展示聯盟成員 Cypress 的合作夥伴所推出、採用基於 USB Type-C 的 USB PD 供電/充電裝置,除了筆記型電腦與手機外,已經有路由器廠商、 LG 的微型投影機,甚至如 Cisco 的電話會議系統,已經採用原生的 USB PD 介面作為唯一或是選擇性供電標準。

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另外亦有如電動刮鬍刀、電動牙刷等家電廠商考慮透過介面轉換的方式讓現行的設備可支援 USB PD 充電器,未來也考慮把 USB PD 作為新產品的供電/充電介面。

值得一提的是,由於終端裝置尤其如智慧手機廠商對於快速充電的要求, USB PD 3.0 規範中加入 PPS 標準,這項技術允許手機端監控電池電量、溫度等,反向對充電器提出調整充電速度的要求,藉此避免電池在高電量時由於偏大的功率導致電池溫度飆升。

USB Type-C 線材加入選擇性安全功能,並針對大功率提供 5A 認證

隨著安全議題上升與 USB PD 規範的演進, USB IF 也持續調整線材的認證方式,其一就是選擇性安全性認證,這裡所指的安全認證指的不光是物理性的過衝、過載防護,還有對於連接裝置信賴的安全認證。

USB IF 表示當前有成員指出現在對裝置的攻擊方式越來越複雜,特定的設備也需要能夠防護來自 USB 連接時的惡意攻擊,而選擇性安全認證可讓裝置在搭配具備晶片的 USB Type-C 線材時,才能允許特定行為的使用,例如使用高速充電組合,或是阻止透過未經安全認證的 USB Type-C 線材傳來的指令訊號與存取行為,此部分的相關規範預計在 2019 年內完成。

此外,針對越來越多設備取消耳機孔,雖然裝置商也大力推廣無線耳機,但仍有許多使用者偏好有線耳機,故也需要透過 USB Type-C 轉接 3.5mm 耳機孔,但如此一來就無法一邊進行充電一邊使用耳機, USB IF 也著手推動一項一對二的 USB Type-C 線材設計標準,使線材可同時連接耳機與進行充電,此項標準化設計規範正在著手規劃中。

先前也提到,針對 USB 4 與 USB PD , USB IF 也將提供進一步 USB 4.0 Type-C 線材規範,當前有幾項重點,若以傳統的電訊號,符合 USB 4 Type-C 的線材限制將為 5 公尺內,藉以確保傳輸的抗干擾性與品質,而針對特定的長距離專業應用如工業領域,亦可選擇採用光訊號,在光訊號的規範下,線材則允許最大 25 公尺長度。

另外在 USB PD 規範達到最大 100W 的情形,未來 USB Type-C 線材在供電規範除了當前基於 USB 3 規範的 3A 外,未來還將提供 5A 的線材規範,而充電器與裝置端預計可判斷線材是符合 3A 或是 5A ,藉此控制最大電流輸出,避免發生過熱過載燒毀的危險。

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在訪談最後,筆者也留意到今年 Mr. Ravencraft 的簡報設備由過往的筆記型電腦,改為使用 iPad Pro 搭配華碩的 USB Type-C 外接顯示器, Mr. Ravencraft 表示他也很高興蘋果終於在設備端使用 USB Type-C 介面,畢竟 USB Type-C 當前可提供的功能很完善,一方面支援 PD 快速充電,又可提供 DisplayPort 影像訊號輸出,也更容易相容 USB 周邊。

而筆者也提到今年看到 HP 的 Envy 13 的 USB Type-A 採用類似以前日系筆電的乙太網路孔設計,以保護蓋的設計使輕薄機種可具備較厚的 USB Type-A 標準,而 USB IF 的技術長 Rahman Ismail 笑著說,雖然創意與功能性值得讚賞,不過那樣的設計恐怕無法合乎 USB Type-A 的設計標準。

今年 USB IF 也罕見的在 Computex 期間在台灣知名產業報紙下了中文的廣告,也希望藉由這樣的曝光,吸引更多台灣廠商關注 USB IF 與 USB 相關規範的發展。
 

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