USB 3.0隨身碟的變革與USB 3.0的市場新革命

銀燦科技協理 詹政峰

由銀燦科技協理詹政峰主講前半段的「USB 3.0 Flash Disk Evolution」演講中，詹協理指出在半年前的2010年9月USB 3.0論壇中，銀燦提出USB 3.0隨身碟要能被主流市場廣泛接受的關鍵在於：1. Performance提升；2.成本要接近USB 2.0 UFD；3.和現在主流USB 2.0 UFD體積一樣輕薄短小...

經過約半年的市場時空演變，USB 3.0入門型隨身碟8GB/16GB售價，大約在新台幣549~999元？899~1,399元，而USB 2.0主流隨身碟8GB/16GB售價大約在499~699元？849~1,199元，兩者價差快速拉近，USB 3.0的隨身碟普及速度比想像的還來得快速。

打造低成本高效能的USB 3.0隨身碟

銀燦也感受到來自使用者的意見回饋，像是USB 3.0隨身碟C/P值高，但期望寫入速度能再拉高，同時不需要太大的容量。由於UFD讀寫速度跟所配置的快閃記憶體顆數、通道數有密切關係，若要成本不過份拉高，系統設計上最多只能用到2 channel；而便宜的TLC記憶體其讀寫效能無法調校到突破50MB/s，用USB 2.0介面就可達成。

因此銀燦以IS902 UFD控制晶片2ch雙通道設計，設計入門等級U3FD，使用SDR MLC記憶體，循序讀？寫為60MB/s、37MB/s(2CE)；若採用DDR MLC記憶體則可達到循序讀？寫115MB/s、42.5MB/s@2CE或85MB/s@4CE；若設計效能級U3FD搭DDR MLC，使用ISfact加速模式下循序讀？寫效能可達到140MB/s、105MB/s。

目前銀燦測試的顆粒，像Samsung 2xnm MLC Toggle，循序讀？寫速度為135.4MB/s、51.3MB/s；Intel/Micron L74A DDR顆粒循序讀？寫速度100.6MB/s、39.88MB/s；Hynix 2xnm SDR顆粒讀？寫速度為67.92MB/s、30.75MB/s。確實可以做到以低成本快閃記憶體顆粒，達到適切高效能的USB 3.0傳輸需求。

USB 3.0控制晶片藍圖與時程推展

在2010年3Q，銀燦推出IS902 USB 3.0快閃控制器晶片，支援2 CH、27位元ECC修正能力，且支援到2X/3X奈米的MLC記憶體。銀燦開發的下一代UFD控制器，仍採C/P值高的1T 8051單晶片設計；支援USB 3.0及30MHz頻率，ECC修正能力提高到70bit/1KB，並支援4K/8K/16K分頁模式、符合DDR ONFI/ Toggle 1.0記憶體介面，2xnm TLC或2ynm MLC顆粒。

2011年2Q將推出1CH、70位元ECC修正能力的IS916 USB 3.0快閃控制器晶片，追加對2X奈米MLC/TLC記憶體顆粒的支援，隨即在2011年3Q推2CH、70bit ECC的IS926 USB 3.0快閃控制器晶片，2011年4Q推出4CH、70bit ECC的IS946 USB 3.0快閃控制器晶片。

USB 3.0的市場新革命

銀燦科技部經理紀建邦先生主講後半段的「USB 3.0市場革命」，指出新上市的蘋果MacBook Pro導入10Gbps的Intel Thunderbolt匯流排技術，但週邊晶片與連接線成本仍相當高昂；USB 3.0以5Gbps高傳輸頻寬、較大900mA供電以及容易使用的插拔特性，仍然是當今儲存裝置、視訊、音訊與顯示器主流介面。

銀燦推出IS888 USB 3.0對SATAII橋接晶片，支援USB 3.0 SuperSpeed 5GBps傳輸速率並向下相容USB 1.1/2.0；內建高效率3.3V轉1.2V直流變壓電路，降低系統整體功耗。在USB 2.0待機模式僅35mA，USB 3.0待機模式102mA，插USB1/USB2裝置待機模式則降為83mA。IS888支援採先進格式化Advance Format硬碟，容量可達16TB，並支援Windows 7/Vista/XP、Mac OS 9.x/10.X以及Linux等作業系統，並通過USB-IF商標認證，S5模式下待機模式低於0.5W，符合2013年業界需求。

經實測搭IS888橋接晶片2.5吋硬碟循序讀？寫為104.4MB/s、101.8MB/s；3.5吋硬碟循序讀？寫為156.6MB/s、155.5MB/s；若搭配最佳化AI Turbo驅動程式下，SSD循序讀寫效能從211.9MB/s、160.6MB/s提高到271.4MB/s、191.4MB/s。銀燦也著手下一代儲存裝置的橋接晶片開發，除了注重效能之外，也要支援涵蓋各介面協定層的軟體支援，像是最佳化效能BOT驅動程式、UASP的支援等等。

小巧的硬碟轉接板設計

紀經理展示兩款USB 3.0轉SATA3的轉接板參考設計，一款為60.3x10.4mm 4層板PCB設計，可塞入標準USB 2.0外接盒內；另一款68x7.5mm 4層板設計，整個轉接板加上2.5吋硬碟總體積可以更縮減。

這兩款轉接板除了通過FCC B的EMI檢驗，也通過HDD連續168小時不斷電持續的壓力測試，以及4KV人體放電、8KV空中放電的靜電防護能力。同時在BOM物料表成本也能有效下降，減少產品的製造成本。

USB 3.0橋接晶片的藍圖規劃

繼2010年7月銀燦推出IS888 USB 3.0 to SATAII橋接晶片後，接下來在2010年4Q推出IS621 USB 3.0 to SATAII橋接晶片，除了腳位與IS888相容之外，還追加支援UASP協定以及AES128/256bit編碼支援(IS621AU)；同時晶片也支援排線分接(port multiplier)？一對多功能。

2011年1Q將推出IS622 USB 3.0 to SATAII/SATA3/eSATA橋接晶片。它提供了1個USB 3.0埠轉兩個SATAII埠的橋接能力。支援SATA熱插拔與NCQ命令、RAID 0/1/BOD容量合併功能、USAP v1.0與BOT驅動程式支援，以及AES128/256bit編碼支援。

隨後在2011年2Q結束前，推出IS631 USB 3.0 to SATA3 6Gps橋接晶片，支援USAP以及排線分接(port multiplier) ？一對多功能。

2011年3Q結束前，銀燦預計推出IS632 USB 3.0 to SATA 6Gps橋接晶片，1個USB 3.0埠轉兩個SATA3埠(6Gbps)的橋接能力，支援SATA熱插拔與NCQ命令、RAID 0/1/BOD容量合併功能、USAP v1.0與BOT驅動程式支援，以及AES128/256bit編碼支援。