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USB4推動裝置連結Thunderbolt 3統一標準

  • 張丹鳳

COMPUTEX 2019現場專訪USB-IF(USB Implementers Forum)協會總裁兼營運長Jeff Ravencraft 先生,探討USB技術的重要發展方向與策略,同時邀請生態系統夥伴共襄盛舉展示系列的產品與技術。

USB4強調40 Gbps高速資料傳輸

對整個USB技術社群而言,最新USB4規格將是2019年的重頭戲,聚焦於整合Thunderbolt 3規範的USB4無疑將成為媒體往後追逐USB技術的重點,除此USB協會(USB-IF)將簡化USB品牌推廣計畫。

USB4規範協議基於英特爾(Intel)為USB Promoter Group提供Thunderbolt 3協定的貢獻,新介面將使用USB Type-C作為連結器,並保有與USB 2.0、USB 3.2和Thunderbolt 3之後的介面相容性。最新的USB4介面通過40 Gbps認證的電纜使最大數據傳輸速率可支援到40 Gbps,USB4也可支援各種顯示協定和USB Power Delivery 3.0。

USB-IF總裁兼營運長Jeff Ravencraft說明,從USB4的底層Thunderbolt 3協定來看,意味著USB4可通過單根電纜,支持兩個4K顯示器甚至是未來的8K電視。透過Intel開放Thunderbolt 3底層通訊協議,新規範試圖將Thunderbolt和USB協定統一集成,Intel以採取不收技術授權金的策略,鼓勵新世代相容於USB4規格的裝置與半導體晶片,可以同步進行Thunderbolt 3技術的推廣,讓Thunderbolt能廣泛的被採用與更低的開發成本。USB4標準將於2019年中正式發布,目前有幾家全球性公司正在積極參與USB4的最後開發規範階段,在規範正式發布後,估計需要12~18個月才能在市場上推出產品。

USB Type-C是一種具備正反面雙向使用的連接器與高可靠性的連接器,不僅適用于智慧型手機,透過一個連接埠和一條電纜線就幾乎能夠傳輸所有類型的資訊內容。為了滿足數位視訊、影音、數據資料和電源充電等的市場需求,USB-IF看見應用市場需要一種全新、堅固的電纜和連接器,這個新的解決方案正在全球消費者市場引起的巨大迴響,使大量的相關應用方案進入行動設備、PC、平板電腦、多媒體設備甚至整個汽車應用領域。在其生態系統中的合作夥伴還提出了各種協議來運行USB Type-C電纜和連接器,如Thunderbolt、HDMI和DisplayPort。

據IHS報告顯示預估,USB Type-C全球市場滲透率,預計將在2021年達到每年50億個,2016~2021年的市場擴張將以加乘式速度進行。有四個主要市場將推動該標準,包括消費電子產品、PC和週邊設備、網通設備和車用解決方案。

快速充電與PPS的功能改善消費者的充電體驗

除了資料傳輸速度的更新之外,在充電效能上也是目前使用者關心的功能,舉USB PD (USB Power Delivery)來說,其技術持續豐富USB生態系統,目前的USB PD 3.0提供產品開發方在設計USB解決方案時有多種電壓範圍可採用。USB PD 3.0晶片組可提供高達100W的連續功率效能,滿足各種桌上型電腦和行動裝置的充電需求,值得一提的是關於可程式電源供給(Programmable Power Supply, PPS)的功能,該功能正被全球智慧型手機品牌廣泛採用,以實現USB快速充電。而考慮智慧型手機電池對溫度敏感的控管要求,啟動PPS快速充電時,可以適時調整快速充電的電壓,以優化電池充電的速度和電池健康的長期體驗。

資料傳輸速度、充電效能與正反面雙向可用的插頭方向和電纜傳輸資訊內容等三大指標性功能,USB Type-C有可能會成為下一代連接電子裝置或設備的首選介面。隨著最新的USB4標準公布,無論是矽智財、晶片、認證實驗室及設備儀器商皆感受到強烈的商機湧現,跟進的解決方案也如雨後春筍般地爆發,Ravencraft表示對USB Type-C的應用發展感到非常的樂觀。

USB-IF識別標章系統輔助消費者降低混淆

雖然過去幾年中USB標準規格已經向市場公告與推廣,但一般消費者對於USB方案或電纜規格到底包含哪些功能與技術時常因術語混淆,舉例USB 3.0 Gen 2x2的混淆用詞,一些系統製造廠商使用不正確的USB正式規範名稱向消費者描述他們的解決方案。但是消費者似乎不理解、重視其正式名稱的含意,只確認其需要的功能可以正常運行,而忽視了可能會造成的損壞風險。

為了減少消費者對其標章的混淆,USB-IF積極推廣識別標章,讓使用者清楚識別哪些是USB-IF法遵的產品,目前的標章規範包括HI-SPEED USB、SuperSpeed USB,SuperSpeed USB 10Gbps,SuperSpeed USB 20Gbps,Certified USB Chargers和Certified USB Fast Chargers等標章。一旦供應商完成USB-IF認證實驗室的測試,簽署標章授權協議後,就可以公開使用經認證的USB標章,開始標明所支援的傳輸速度或供電瓦數的識別,協助消費者掌握裝置本身所具備的各種功能。

USB推安全身分信任機制(USB Authentication)

USB生態系統夥伴花費資源建構合規的產品,並提供給USB-IF進行測試驗證,完成有標記USB認證品質的合規產品。同時USB-IF更加積極與不同地區與產業標準做連接,包括歐盟的國際電工委員會(IEC)和中國通信標準化協會(CCSA)等國際通用標準,對USB Type-C、USB PD以及其他USB認證規格的普及有更重要的貢獻。在保持產品可靠安全性和支持消費市場的便利性之餘,也為了最大限度的減少電子產品垃圾製造等目標,持續標準化的工作交由全球監管機構推動。因此帶有國際標準的產品也有助於減少設計不良品,以符合監管單位要求的電子設備製造規範。

為了更進一步保護USB Type-C裝置的使用,尤其大量普及之後,國際品牌大廠在市場銷售與溝通上的方便性,提出進一步改善使用者體驗的積極策略,因此USB-IF發布了身分識別(Authentication)相關的安全信任機制。此協定讓主機(Host)系統可以在USB週邊裝置或充電器連接時,立即確認該插入裝置的類型與傳輸速度、充電規格。其安全辨識會在USB電纜線或裝置插入主機埠,並且在電力或資料傳輸損壞之前立即生效,使主機系統能夠防範不相容的USB設備,降低惡意的嵌入軟硬體利用USB連接時駭入。USB Type-C標準支援身分識別協定,建構安全的解決方案,實踐筆記型電腦、智慧型手機、儲存裝置和充電器之間的安全連接和電源充電方案。

Ravencraft透露說,目前有幾家晶片製造商生產的控制晶片,也內置此安全保護措施,不只符合USB PD 3.0規範,也提供快速充電之最佳功率。目前主機系統和設備製造廠商將陸續部署此獨特的身分識別功能,包括一線的日本和南韓品牌商預計發布的新產品,都將防範不合規範的電纜或是USB產品去損壞自家的產品。我們非常樂見有越來越多的晶片製造商開始關注這些需求,並會積極支援企業網路安全方案供應商建立專用的方案,確保未來USB系統和USB設備之間安全的傳輸過程。

隨著更多產品採用USB4、USB Type-C和USB Charging認證,USB-IF通過推廣USB認證Logo和合規計畫,將有助於建立生態系統與供應鏈蓬勃發展。Ravencraft表示,採用USB Type-C作為標準介面的使用者將不斷成長,因為它是最具通用性和普及性,使供應商和消費者都能有最好的擴展靈活性和使用體驗。最重要的是USB Type-C正持續創新更多的使用功能以滿足市場需求,全球採用USB Type-C技術也是日益成長。原文新聞請查詢網址