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[导读]Type-C商机诱人。 搭载Type-C的连接器可正反插,并具备数据传输、电力及影音数据传输多种功能,吸引各大芯片商纷纷加速布局;同时,周边制造商也相继投入此一市场,USB链接

Type-C商机诱人。 搭载Type-C的连接器可正反插,并具备数据传输、电力及影音数据传输多种功能,吸引各大芯片商纷纷加速布局;同时,周边制造商也相继投入此一市场,USB链接装置(Dongle)、扩充基座及集线器等周边产也相继出笼,市场竞争愈加激烈。

USB Type-C商机势不可挡。 搭载Type-C连接器的应用装置可同时支持高速数据数据、影音传输,以及提供最高达100W的电力,为USB传输接口开启一个新的里程碑。

继2015年苹果(Apple)、Google率先导入Type-C接口后,经过一年多的市场洗礼,近期搭载Type-C的新品纷纷出笼,市场前景大好,促使相关供应链厂商也相继发布新一代解决方案,以抢食市场大饼。

Type-C加速普及 行动装置功不可没

瑞萨电子泛用市场营销部经理陈俞佐表示,Type-C将会是未来传输接口主流。 相较于2015年芯片商推动Type-C,依旧处于一个市场教育阶段,2016年下半年开始,市场对于Type-C的接受度逐渐攀升,而将Type-C接口导入新产品设计蓝图的制造商也逐日递增。

对此,陈俞佐指出,2017年开始,行动装置将会是带动Type-C加速普及的主要应用,特别是在智能手机方面,如苹果的iPhone,若真导入Type-C接口,便会是一个很好的市场领头羊。 原因在于,iPhone在市场上有一定的销售,虽然目前Mac上已经有采用Type-C接口,但由于苹果笔记本电脑的市场销售数量仍不及于iPhone,因此,若当iPhone采用Type-C接口之后,其扩展效应便会加速,也较容易引起消费者注意。

因此,未来若是iPhone 8真导入Type-C接口,或者是三星(Samsung)即将发表的S8(已确定采用Type-C规格),都将是加速Type-C普及化的重要推手。 另外,消费者在采购Type-C接口的手机后,势必会购入相关周边产品,以满足数据传输、充电等需求,如此一来,Type-C整体的使用率就会渐渐增加。 换言之,智能手机将会是带动Type-C成长普及的一个指针,相较于其他消费性产品,消费者手机使用频率相当高,增添周边装置的机率也比较高;若是再加上品牌的带动,Type-C的效应将会扩散的更快速。

威锋电子PM&Sales副处长张惠能(图1)也认为,行动装置导入Type-C接口的趋势愈来愈明显,预期今天下半年会出现更多配有Type-C接口的智能手机;甚至就连手机芯片商都已经开始加强市场布局,例如高通(Qualcomm)的Snapdragon 835,便可支持Type-C。

此外,Type-C的普及也可望带动连接装置(Docking)的商机。 张惠能说,随着手机运算效能越来越强,甚至可媲美笔电和平板,而当未来若是搭载Type-C的显示器出现后,用户可藉由Docking将运算效能强的行动装置与显示器连接,将手机画面呈现至显示器上。 如此一来,用户只须搭配鼠标与键盘,无论是在家中或是办公室,皆可方便办公;或是从装置将影音输出(Output)至显示器上,观看影片。

为因应此一趋势,威锋也备有相关产品,如VP222。 该产品扩充VP223/VP224的功能,具备标准Type C DFP充电模式,并整合USB 2.0 Data Switch,支持SDP/CDP与DCP模式,可识别BC1.2、Apple 2.4A、Samsung mode。 该产品适用于C口的Docking或Dongle应用,并有多组指示脚位,提供Audio Mode/Debug Accessory Mode/插入方向等指示,使客户在设计上更有弹性。

抢攻Type-C商机须先克服三大设计挑战

Type-C热潮持续升温,除笔记本电脑、智能手机等产品加速导入之外,周边产品也会如雨后春笋般冒出。 德州仪器(TI)营销与应用部门应用工程师陈奕宏表示,笔记本电脑于USB应用中为主控端(Host),主导讯号传输,所以在笔电陆续导入Type-C接口之后,周边装置便会陆续出现,以便与之前的接口兼容。 因此,2017年Type-C周边产品的成长幅度应该也会快速增加。

陈奕宏指出,Type-C主要目的在于增进用户的使用体验,为此,工程人员须添加许多组件以实现此一目标。 目前于Type-C的产品设计中还须克服三大挑战,其分别为USB Power Delivery(USB PD)握手协议(Handshake)设计、维持高速传输时的讯号质量,以及接口链接松动的问题。

陈奕宏进一步说明,由于Type-C是双向供电,且具备强大的电流传输能力,最高可到100W,因此也容易造成安全上的问题。 所以于USB PD设计时就必须特别注意Handshake这部分。 过往的Type-A供电时,其Vbus是Always output,但由于Type-C是双向供电,因此于Handshake的设计上就须更不一样,如此一来才可确保供电顺利及安全性。

至于在讯号衰减方面,随着USB 3.1 Gen2标准发布后,未来产品最高传输速率可到10Gbit/s,然而,在高速传输的时候,讯号容易衰减,功率也容易损耗,因此,须于开关上(switch)增加Redriver,以补偿讯号衰减。 对此,TI备有新型转接驱动器--TUSB1046/TUSB1002。 该产品在10G USB速度下仅消耗335mW的有功功率,透过长走线和电缆传输时,转接驱动器能够补偿信道损耗高达14.4dB。

最后则是接口连接的问题。 由于USB链接器经过长时间链接后,其接合度容易松动;而Type-C因为Pin脚很多,当接口松动时,Pin与Pin之间不够密合,便容易损坏Pin上的IC。 因此,TI也备有相关解决方案以改善此一情形,增进消费者的使用体验。

满足高速传输需求 提升讯号强度为首要任务

Type-C应用蓬勃发展,而在此同时,标准升级的脚步也没慢下来。 Type-C即将迈入USB 3.1 Gen2世代,届时讯号传输速率将大幅提升到10Gbit/s,但在此同时,为了确保讯号质量与传输距离,新一代Redriver、Retimer芯片将成为不可或缺的关键组件。

谱瑞科技资深营销处长阮建华(图2)表示,2017年Type-C的普及率将会越来越高,许多消费性终端产品如笔记本电脑、平板计算机,以及智能手机等,都已经加速导入。 特别是在笔记本电脑这部分,2017年预估有更多的笔记本电脑出现Type-C,在屏幕端则会有更多的公司着手布局USB Type-C的桌上型扩充基座(Docking Station)和转接器(Adapter)。 因此,USB Type-C的生态系讨将会更加完整。

为了迎接Type-C带来的庞大商机,谱瑞科技提供多元的产品种类,像是在Docking Station或屏幕端可提供Type-C转DisplayPort和USB 3.0的主动式开关芯片;或者是提供DisplayPort+USB 3.0 Switch+PD Controller的单芯片解决方案。 阮建华指出,现在投入开发Type-C厂商逐渐增加,对于低成本的芯片需求扩大,而这种单一芯片解决方案不仅具成本优势,且较易于开发。[!--empirenews.page--]

因应上述情形,谱瑞旗下USB Type-C传输埠配置开关芯片(Switch)产品--PS8750/PS8751,除了是USB传输埠配置开关芯片(Port configuration switch)外,更整合了高速讯号Redriver线路、USB电源传输控制器(PD),以及传输埠控制器(Port Controller),支持USB Type-C电源(Power)传输的功能;且符合USB 3.1 Gen1规范,传输速率达5Gbit/s,同时支持DisplayPort Alt Mode,传输速率达5.4Gbit/s(HBR2)。

然而,Type-C发展风潮增温,随着相关标准组织释出新标准之后,也带来一些新的设计挑战。 阮建华透露,未来产品将会渐渐走向USB 3.1 Gen2,其传输速度可达10Gbit/s。 但由于10Gbit/s讯号的损耗会更严重,因此电路板布线(PCB Trace)也必须缩短,否则讯号传输的路径太长,讯号完整性会成为一大考验。

为了解决上述问题,USB 3.1 Gen2必须外加更高效的Redriver与Retimer。 目前谱瑞已着手开发新一代符合USB 3.1 Gen2/DisplayPort 1.4标准的产品,预计将于2017年第二季初会有相关样品推出。

HDMI祭出新标准 抢搭Type-C影音传输商机

另一方面,Type-C影音传输接口市场商机诱人,为了抢食市场大饼,HDMI继2016年推出HDMI Type-C替代模式(Alt Mode)模式之后,又于近期发布HDMI 2.1版本,瞄准未来4K/8K应用。 最新的HDMI规格能支持更高影像分辨率、包含 8K60与4K120的画面更新率、动态HDR,以及带宽提升到48G的传输线。

HDMI协会总裁Rob Tobias(图3)表示,USB Type-C连接器能够被计算机,行动装置,平板等制造商采用,于行动装置及个人计算机市场越来越受欢迎;而消费者期望一种小型封装,多功能的连接器,不需要转接器或传输器,能轻易地将这些装置连接至显示器,并具备原生HDMI的功能。 为此,该公司推出HDMI Type-C替代模式,能满足使用Type-C连接HDMI的需求。

不过,影音市场商机庞大,除HDMI之外,USB开发者论坛(USB-IF)也宣布将重新修订USB现有的影音传输接口标准规范--A/V Class,而此一举动是否会对HDMI市场布局造成影响? 对此,Tobias指出,HDMI是最常见的数字影音接口,因此,我认为HDMI推出Type-C替代模式是相当合理的。 HDMI协会也和USB-IF合作来确保带有HDMI Type-C替代模式的装置的测试与认证,以符合规格和产品卷标方式,如此一来,消费者能判断哪些功能在Type-C连接器上可以使用。

另一方面,新推出的HDMI 2.1版本,已可支持到8K影音服务,然而,在4K应用还未普及化的情况下,于目前推出8K的标准,是否有点言之过早? Tobias认为,目前4K应用已慢慢开始发酵,例如在台湾,中华电信最近推出MOD 4K影音服务,一同与YouTube及Netflix等4K串流直播服务商抢食市场;或是支持动态HDR以及游戏模式中的变动更新频率(Variable Refresh Rate, VRR),一些游戏玩家与早期采用者会推动这类需求。

Tobias说,4K UHD生态圈包含内容供

货商、内容递送商、设备制造商、零售商与消费者等,在持续发展下,下一代能够应用HDMI 2.1规格特色的产品已经开始发展。 此外,针对8K应用,目前离市场应用普及虽可能还需要几年的,但已逐渐在发展,例如日本已经在测试8K拨放,2018年起某些频道会开始提供,预计2020年东京奥运能够全面性提供。 因此,8K应用普及化的时程应是指日可待。

拓展市场版图 恩智浦Type-C新品齐发

与此同时,为抢攻Type-C市场,恩智浦半导体(NXP)也宣布推出一代USB Type-C解决方案,采用USB PD PHY技术,使制造商能更轻易的将USB Type-C功能整合进行动产品中,并满足消费者需求。

据悉,恩智浦新一代产品包括Type-C端口控制器--PTN5110、新型6A直接充电器--PCA9491UK、SCP直接充电接口控制器--TEA1901,以及USB-PD/Quick Charge接口控制器--TEA1905x。

PTN5110为首款具有低功耗的USB-IF TCPCPHY,其特性包括:在主动吸收模式下的电流仅为30uA、可编程USB供电功能、更快速的充电等。 使用该产品可透过减少重复的微控制器来简化系统架构、从而降低整体的系统BOM成本。 PCA9491UK 6A直接充电器可减少行动设备的发热,并提供多个电压和电流调节环路,为晶圆、Vbus和电池提供准确的温度传感器读数,未来可以高压充电器直接整合。

TEA1901 SCP直接充电接口控制器/TEA1905x USB-PD/Quick Charge接口控制器则是率先将USB PD 3.0和Quick Charge 2.0、3.0合在一起的产品之一。 这些控制器结合多种先进的充电协议,提供多个电压和电流调节环路,并为电池和系统提供保护。

另外,直接充电接口和USB-PD控制器,共同构成从墙壁插座到电池的完整快速充电解决方案。 该解决方案支持USB Type-C连接器,能够同时传输数据、影像和电源,同时提供保护电池和系统的精确电压和电流调节环路。

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