擁抱超高速 迎接USB 3.0新世代
- DIGITIMES企劃
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祥碩電子(asmedia Technology)成立於2004年，為華碩電腦集團的子公司，著重於高速類比電路設計IC開發，目前公司成員中有80% 以上為專業研發人員， 其中包含了數位邏輯設計、類比設計、軟體研發、系統研發以及實體設計團隊。
議題主講人祥碩科技技術行銷部經理張欽俞先生，一開始就指出從2010年開始，USB 3.0就是市場上最熱門的高速傳輸界面，一開始是從主機板、桌上型電腦與筆電在規格上的納入與支援，接下來是週邊裝置部分的支援，如USB 3.0讀卡機？集線器(Hub)、隨身碟與SSD的推出。從2011年起，USB 3.0則朝向可攜行動裝置滲透，像是智慧型手機、數位相機與DV攝錄影機這個市場領域，都會紛紛支援USB 3.0。預料到2012年，USB 3.0將進一步進入家庭，成為機上盒(Set-Top Box)、智慧電視(Smart TV)以及遊戲機的標準規格。
市調機構DIGITIMES預估2011年下半，全球USB 3.0主控芯片出貨達到8,964萬顆，USB 3.0在桌上型電腦以及筆記型電腦滲透率，會從2010年7%、1%拉昇到45%、10%；至於USB 3.0裝置端芯片部分，DIGITIMES則預估2011年全球USB 3.0裝置端芯片出貨量達5,787萬顆。並預估瑞薩所主導的USB 3.0主控芯片市佔率將會逐漸下滑；其他IC業者可視2011年全球PC出貨成長率的高低，分別獲取3成甚至6成的市佔率商機。
USB 3.0芯片由主控、裝置到轉接驅動芯片三分天下
目前開發USB 3.0應用芯片可分為3大類：1.主控芯片(Host chip)，直接連接主機板、筆電上的南橋芯片，並提供桌上型電腦？伺服器或筆記型電腦週邊USB 3.0連接埠能力的附加芯片。2.裝置端芯片(Device)，為週邊裝置所使用，提供整個週邊裝置對外USB 3.0連接規格以及USB 2.0/1.1兼容規格的控制芯片。3.轉接驅動芯片(Re-Driver)，提供主控芯片到裝置端之間的中繼？延伸驅動芯片，可作為訊號優化、延伸並且一接多的分接集線器(Hub)使用。
主控芯片(Host)開發商有祥碩、瑞薩(Renesas)、睿思科技(Fresco)、鈺創、威鋒電子(VIA Lab Inc)等。裝置端(Device)芯片開發商則有芯微科技(Symwave)、美商LucidPort、富士通、祥碩、鈺創、威鋒、旺玖、銀燦、創惟等，至於轉接驅動芯片(Re-Driver)部分，外商僅有德儀、NXP與Pericom，而祥碩是唯一一家同時推出橫跨Host/Device/Re-Driver的台系IC設計業者。
祥碩也是第1個獲得USB IF商標認證的台灣IC業者。目前通過USB 3.0 IF認證的廠商與產品有15家42個，其中就有6個產品是使用祥碩的USB 3.0芯片。
PCIe匯流排的USB 3.0主控芯片規劃
祥碩在PCI Express匯流排的USB 3.0主控芯片規劃上，像ASM1061 PCIe SATA 6Gbps控制器芯片已經量產，採PCIe v2.0規格，提供2組符合AHCI規格的SATA 6Gbps連接埠，SATA 6Gbps實體層(PHY IP)自主研發且通過協會驗證，經過CrystalDiskmark v2.1軟體實測，循序讀寫效能分別達到344.8MB/s、225.3MB/s。在2011年3Q預定推出2S+1P(加入1組PATA界面)的ASM1062控制器芯片，以搶佔主機板市場；隨後也會有加入硬體磁碟陣列(RAID 0/1/0+1/5)功能的ASM1061R、ASM1062R芯片推出。
ASM1041/42 PCIe USB 3.0主控芯片的效能表現上，在桌上型電腦？伺服器平台以CrystalDiskmark軟體進行實測，循序讀寫效能較競爭對手提升18%，筆電部分搭配最佳化效能軟體調校下，循序讀寫效能較競爭對手提升30%，功耗節省10%，並且也符合歐盟與大陸制定的BC v1.2電池充電規範。
裝置端USB 3.0芯片在消費型電子市場的應用規劃
針對MID、讀卡機、隨身碟、外接硬碟、MP3/MP4播放器等消費型電子產品市場，祥碩規劃ASM1041/42 PCIe USB 3.0主控芯片、ASM1051 USB3/SATA2橋接芯片，以及已量產的ASM1030隨身碟芯片，2010年4Q推追加UASP的ASM1051U以及支援SATA3的ASM1051E芯片，隨後有更小封裝的ASM1054 USB3/SATA3橋接芯片推出。
而2011年上半，祥碩推出內建ROM的ASM1050橋接芯片、納入AES/UASP/IEEE1667等業界規範的ASM1051A芯片、ASM1031/32隨身碟芯片以及ASM1074 1對4集線器芯片等；到2011年下半，則會有ASM1052讀卡機芯片、支援雙SATA3界面埠的ASM1056，以及雙埠eSATA3的ASM1052/E橋接芯片等產品推出。
張經理認為，祥碩ASM1051系列橋接芯片的規格優勢，首先是提供優異的SuperSpeed訊號傳輸特性，能跟PC、Apple顯示器與傳統？液晶電視連接顯示的搭配性。ASM1051E更是全球率先量產與通過認證的USB 3.0/SATA3橋接芯片。目前在ASM1051成品實測上，除了一般PC附加卡、週邊裝置之外，也通過蘋果全系列產品？裝置驗證，搭配Toshiba、Thomson以及Sony等大廠的LCD/LED液晶電視，相容度與通過項目也是領先業界。
彈性化展頻抑訊功能 簡化週邊EMI防護設計
張經理也表示，目前USB主控晶片藉由外接固定時脈來源來做展頻抑訊(Frequency Spectrum)以抑制EMI電磁干擾，但早期裝置端晶片設計上，打開展頻抑訊功能時，偶爾會導致傳輸資料封包遺失的問題；但關閉此功能卻又容易使整個系統無法通過EMI檢測，只能改以成本較高的扼流圈(Choke)取代。
ASM105X芯片內建展頻抑訊時脈產生器(Spread Spectrum Controller；SSC)，可以程式化的微調展頻抑訊時脈的功能，在同時打開USB 3.0裝置端EMI功能情況下，使得整體時脈訊號維持在正負5,000ppm的時基誤差內，發揮最大的抑制EMI電磁干擾效果，無需成本高昂的扼流圈(Choke)。
其次是對IEEE1667業界規格的廣泛支援，像是UASP(USB Attached SCSI Protocal；USB連接SCSI命令協定)，支援到SPC-4 SCSI命令集等加速區塊讀取與排序效能，以及在IEEE1667中的Security/Password防護保全機制。
ASM105X系列橋接芯片依據是否內建ROM以及雙埠規格來劃分出兩大產品線，不管是走低價入門內建Rom的ASM1050系列，或者是提供雙SATA 6Gbps連接埠，訴求高效能高規格的ASM1054/1056，都會維持全系列Pin to Pin腳位相容，使系統開發者於產品開發？維護與更新上更加方便。
張經理特地展示1張由下游業者開發，應用祥碩USB 3.0橋接芯片設計的USB 3.0轉SATA3硬碟背接轉板的實際成品。藉由僅5mm x 5mm超小封裝的ASM1054 USB3/SATA3橋接芯片，設計出1個超纖細小巧的迷你背接轉板，其PCB面積、高度與厚度都相當纖細，硬碟廠商直接把背接板接到既有2.5吋筆記型硬碟，並且做外型整合，成為一個纖細且一體成形的2.5吋可攜式行動硬碟，大小與蘋果iPhone手機差不多。
轉接驅動芯片與PCIe 3.0高速切換開關方案
類似USB 3.0、PCIe等高於5Gbps以上的高頻訊號傳輸時，伴隨著趨膚效應(Skin Effect)所造成的導線阻抗以及訊號波型衰減的情況開始顯著，也侷限了主控晶片到USB、PCIe連接界面的線距；若在PCB電路佈線上導入轉接驅動芯片(Re-driver)將訊號重新強化，可以拉長傳輸距離並且穩定訊號品質，增加週邊裝置互連性。
祥碩ASM1463/ASM1466/ASM1465轉接驅動芯片(Re-Driver)，能將訊號重新強化，增加芯片線路？傳輸線距離。搭配ASM1465 Re-Driver芯片的平台設計，可將USB 3.0連接埠與Re-Driver芯片線距拉至8~10英吋，對外連接線長度也得以延展5~7公尺左右。
祥碩也推出ASM1083/ASM1085 PCIe to PCI匯流排橋接芯片並已量產供貨。甫量產的ASM1480 PCI高速切換開關？多工芯片，支援到最新8Gbps超高頻的PCI Express GenIII規格，供業界設計支援PCI Express v3.0匯流排的主機板、伺服器、筆記型電腦、擴充船塢等裝置。
祥碩ASM103x系列隨身碟控制芯片(UFD Contoller)，目前規格尚未具體揭露，僅知道支援大於60bit ECC修正能力、USB 3.0規格、TLC以及ONFI規格NAND快閃記憶體，預計2011年第2季結束前導入量產。
