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USB Type-C快速整合裝置連接的統一標準

  • 張丹鳳
USB Implementers Forum (USB-IF) 總裁兼營運長Jeff Ravencraft先生參加COMPUTEX大展,推廣USB Type-C的標準,不餘遺力。

USB Implementers Forum(USB-IF)協會是一個發展USB技術並推廣其應用的非營利性組織,目前已經超過1,000位會員,接續8年都在COMPUTEX台北國際電腦展參展,USB-IF總裁兼營運長Jeff Ravencraft先生,風塵僕僕剛剛結束歐洲的商業拜訪行程,旋踵直奔台北,在南港展覽館4樓的USB專區接受DIGITIMES專訪,探討USB-IF所看到幾個產業界重要的發展策略。

是怎麼樣的技術讓USB成為公認連接3C週邊裝置和設備充電的最佳介面選擇呢?首先,新版USB 3.2標準於2017年9月已經公布,這次升級延續使用原本USB纜線的規格,保持對舊USB設備的兼容,並因為有雙通道技術的支援,一舉將資料傳輸速度提升一倍。USB 3.2就允許兩個分別為10Gb/s速率的通道一起啟用,以獲得20Gb/s的資料傳輸速率來操作與使用,換句話說,原本為10Gb/s速率的通道,就可以獲得 20Gb/s的資料傳輸的效益,如此看來且不需要更換USB纜線使用下,目前最大的傳輸速度已經可升級達到20Gb/s。

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隨著愈來愈多的USB Type-C與USB充電的電子產品呈現爆炸式的成長,由USB-IF 所公布的USB認證的充電標章和驗證程序,提供大量功不可沒的支持,根據HIS的預估,到2021年有高達50億個裝置使用USB Type-C的標準。

而加上充電效能規格後,提供既有的USB PD 3.0最高100 W的充電規格,滿足了所有桌上型與行動電子裝置的充電需求。最後,可正反面雙向使用的USB Type-C連接器標準,輕薄小巧的介面體積也符合目前業界產品的設計需求。

Ravencraft樂觀表示,USB介面的三大指標性功能支柱,包括傳輸速度、充電效能與使用性的便捷,穩坐業界最佳實體連接介面的第一寶座,隨著這些接續的新標準公布,矽智財、晶片、認證實驗室及設備儀器商隨即跟進並發展相關的解決方案,對USB Type-C、USB PD與USB 3.2的應用發展提供更寬廣的生意機會,商機的爆發也是指日可待。

USB-IF識別標章系統清楚明確的識別USB Type-C裝置或纜線

他輔以於2017年12月所發表的IHS產業報告為佐證,預估USB Type-C的規格,從2016到2021年的市場擴張速度驚人,預估2021年將到達50億台裝置配備著USB Type-C的連接器。

而且應用領域橫跨消費性電子、無線通訊裝置、電腦系統與汽車市場等四大領域,尤其是半導體晶片與矽智財廠商,為了支援不斷擴張的USB Type-C生態系統,積極推出各式各樣的晶片與半導體解決方案,而USB-IF的努力也不遑多讓,積極推廣識別標章系統,讓使用者清楚明確的識別USB Type-C裝置,避免使用不合規範的「不良」USB Type-C纜線、裝置和不符標準的充電器。

目前USB-IF識別標章系統除了原始的USB標章之外,還加上「超高速USB」、「超高速USB 10Gbps」與「USB充電」等三組標章,分別區分可以貼在裝置、纜線與充電專用纜線的標示範疇,一旦完成USB-IF認證實驗室的測試,並簽署標章授權協議之後,就可以使用經認證的USB標章,標章上標明所支援的傳輸速度或供電瓦數的識別。

USB Type-C推安全信任機制(USB Authentication)

除了上述USB標章的授權機制之外,在大量USB Type-C的接頭逐漸普及之後,為了提供各自產品的使用安全與資料傳輸交換時的保護,USB 3.0推廣小組(Promoter Group)發布了USB Type-C裝置身分識別(Authentication)相關的安全信任機制,並且在USB PD 3.0版標準中加入此一功能。

透過USB Type-C裝置的身分識別協定,以密碼為基礎的USB Type-C充電器和裝置的安全信任認證機制,讓主機(Host)系統可以在USB裝置、充電器接入時,確認該裝置的類型與傳輸速度、充電規格,以及安全信任認證的狀態。這項安全信任認證機制在週邊裝置連接到主機時,就會同步完成,可以避免週邊裝置向主機傳輸不恰當的電力或資料。

此機制令人更心動的是,「安全信任認證授權過的主機系統可以拒絕不符合標準的USB充電器」,並且減輕在USB Type-C連接過程中,來自硬體或軟體惡意攻擊的風險,這對於一些擔心使用公共充電器為手機充電的旅客來說,他們的手機可自行辨識這些公共充電器是否符合認證標準,並只允許透過經認證的充電器充電,對於保護資產意識抬頭的企業,也可建立特別的資安政策,使其電腦或行動裝置只能向經過驗證安全信任的USB儲存裝置來傳送與儲存資料。

Ravencraft深具信心的表示,USB-IF將持續推動USB Type-C成為未來業界唯一的傳輸纜線規格,而隨著USB Type-C安全信任認證機制的推廣,將有助於建立產品安全使用、相容、可互通的生態系統與供應鏈蓬勃發展,可以讓消費者和整個產業發揮USB技術的優點,打造更豐富的使用者體驗。

持續推動各式電子產品符合USB Type-C介面

目前USB PD控制器的晶片廠商不餘遺力的開發具備安全性與防護性的半導體解決方案,不僅支援PC與智慧型手機的應用,還進一步支援其他各種使用直流電源的裝置,包括種類繁多的PC週邊裝置、交流電變壓器、投影機、家用家事機器人及其他消費性電子產品,這個趨勢將有效地幫助單一USB Type-C纜線來執行供電與資料傳輸的應用。

USB PD 3.0規格將USB充電的最大額定功率從傳統USB規格沿用的7.5W,一舉提高至100W,充電電流與電壓調整也到達5A時最高20V的各種電壓位準的組合,降低系統設計的門檻,由於過去充電器設計的濫用,曾經造成大量電子廢棄物,產生生態環境的衝擊,為了讓充電器可以互換通用,歐洲議會通過通用充電器草案,要求在歐盟內採用統一的標準充電器。

旗下數位歐洲組織(Digital Europe)的產業成員2018年第1季正式發布第2版MOU(合作意向書),確定筆記型電腦、平板、智慧型手機等行動裝置充電器,採用統一的USB Type-C規格。

USB Type-C規格進入自駕車與車用電子系統

連同USB充電倡議納入經認證的USB Type-C快速充電器之後,USB-IF公布快速充電器的認證規格,內容包括快速充電器支援USB PD 3.0規格的可程式電源供給(Programmable Power Supply)的功能,同時使用者必須使用新的USB主機(Host)晶片與裝置,並配合具備PPS功能的快速充電器之下,才可以充分發揮PPS的功能。另外,利用向下相容的機制要求,快速充電器需要能夠回溯支援舊的USB Type-C充電裝置。

隨著快速充電器的認證與規範公布之後,對於車用電子裝置將有新一波的使用範例產生,Ravencraft表示,目前歐洲主要的豪華房車品牌,已經在新的汽車機種中導入USB Type-C的接頭。而且隨著Level 3的自駕車系統將逐步在2018年下半與2019年初開始上市,預計自駕車的駕駛人與乘客,將大量在車上使用USB Type-C裝置來進行包括快速充電、資料交換等使用的情境,所以USB Type-C導入消費性電子產品、電腦、智慧型手機,以及自駕車,甚至擴增到家事機器人與工業設備的使用,都已經在列。

USB Type-C接頭的大量普及的趨勢明顯,不斷讓新的應用得以有更大的發展機會與潛力,對於打造智慧新生活,我們期待USB Type-C整合一致性的標準,發揮臨門一腳的功效。(USB Type-C 和USB-C 是USB Implementers Forum註冊使用的商標)