USB Type-C商機誘人。 搭載Type-C的連接器可正反插,并具備數據傳輸、電力及影音數據傳輸多種功能,吸引各大芯片商紛紛加速布局;同時,周邊制造商也相繼投入此一市場,USB鏈接裝置(Dongle)、擴充基座及集線器等周邊產也相繼出籠,市場競爭愈加激烈。
USB Type-C商機勢不可擋。 搭載Type-C連接器的應用裝置可同時支持高速數據數據、影音傳輸,以及提供最高達100W的電力,為USB傳輸接口開啟一個新的里程碑。
繼蘋果(Apple)、Google率先導入Type-C接口后,經過一年多的市場洗禮,近期搭載Type-C的新品紛紛出籠,市場前景大好,促使相關供應鏈廠商也相繼發布新一代解決方案,以搶食市場大餅。
Type-C加速普及 行動裝置功不可沒
Type-C將會是未來傳輸接口主流。 相較于2015年芯片商推動Type-C,依舊處于一個市場教育階段,2016年下半年開始,市場對于Type-C的接受度逐漸攀升,而將Type-C接口導入新產品設計藍圖的制造商也逐日遞增。
對此,2017年開始,行動裝置將會是帶動Type-C加速普及的主要應用,特別是在智能手機方面,如蘋果的iPhone,若真導入Type-C接口,便會是一個很好的市場領頭羊。 原因在于,iPhone在市場上有一定的銷售,雖然目前Mac上已經有采用Type-C接口,但由于蘋果筆記本電腦的市場銷售數量仍不及于iPhone,因此,若當iPhone采用Type-C接口之后,其擴展效應便會加速,也較容易引起消費者注意。
因此,未來若是iPhone 8真導入Type-C接口,或者是三星(Samsung)即將發表的S8(已確定采用Type-C規格),都將是加速Type-C普及化的重要推手。 另外,消費者在采購Type-C接口的手機后,勢必會購入相關周邊產品,以滿足數據傳輸、充電等需求,如此一來,Type-C整體的使用率就會漸漸增加。 換言之,智能手機將會是帶動Type-C成長普及的一個指針,相較于其他消費性產品,消費者手機使用頻率相當高,增添周邊裝置的機率也比較高;若是再加上品牌的帶動,Type-C的效應將會擴散的更快速。
行動裝置導入Type-C接口的趨勢愈來愈明顯,預期今天下半年會出現更多配有Type-C接口的智能手機;甚至就連手機芯片商都已經開始加強市場布局,例如高通(Qualcomm)的Snapdragon 835,便可支持Type-C。
此外,Type-C的普及也可望帶動連接裝置(Docking)的商機。 隨著手機運算效能越來越強,甚至可媲美筆電和平板,而當未來若是搭載Type-C的顯示器出現后,用戶可藉由Docking將運算效能強的行動裝置與顯示器連接,將手機畫面呈現至顯示器上。 如此一來,用戶只須搭配鼠標與鍵盤,無論是在家中或是辦公室,皆可方便辦公;或是從裝置將影音輸出(Output)至顯示器上,觀看影片。
為因應此一趨勢,Jce也備有相關產品具備標準Type C DFP充電模式,并整合USB 2.0 Data Switch,支持SDP/CDP與DCP模式,可識別BC1.2、Apple 2.4A、Samsung mode。 該產品適用于C口的Docking或Dongle應用,并有多組指示腳位,提供Audio Mode/Debug Accessory Mode/插入方向等指示,使客戶在設計上更有彈性。
搶攻Type-C商機須先克服三大設計挑戰
Type-C熱潮持續升溫,除筆記本電腦、智能手機等產品加速導入之外,周邊產品也會如雨后春筍般冒出。 筆記本電腦于USB應用中為主控端(Host),主導訊號傳輸,所以在筆電陸續導入Type-C接口之后,周邊裝置便會陸續出現,以便與之前的接口兼容。 因此,2017年Type-C周邊產品的成長幅度應該也會快速增加。
Type-C主要目的在于增進用戶的使用體驗,為此,工程人員須添加許多組件以實現此一目標。 目前于Type-C的產品設計中還須克服三大挑戰,其分別為USB Power Delivery(USB PD)握手協議(Handshake)設計、維持高速傳輸時的訊號質量,以及接口鏈接松動的問題。
由于Type-C是雙向供電,且具備強大的電流傳輸能力,最高可到100W,因此也容易造成安全上的問題。 所以于USB PD設計時就必須特別注意Handshake這部分。 過往的Type-A供電時,其Vbus是Always output,但由于Type-C是雙向供電,因此于Handshake的設計上就須更不一樣,如此一來才可確保供電順利及安全性。
至于在訊號衰減方面,隨著USB 3.1 Gen2標準發布后,未來產品最高傳輸速率可到10Gbit/s,然而,在高速傳輸的時候,訊號容易衰減,功率也容易損耗,因此,須于開關上(switch)增加Redriver,以補償訊號衰減。 對此,Jce備有新型轉接驅動器--TUSB1046/TUSB1002。 該產品在10G USB速度下僅消耗335mW的有功功率,透過長走線和電纜傳輸時,轉接驅動器能夠補償信道損耗高達14.4dB。
最后則是接口連接的問題。 由于USB鏈接器經過長時間鏈接后,其接合度容易松動;而Type-C因為Pin腳很多,當接口松動時,Pin與Pin之間不夠密合,便容易損壞Pin上的IC。 因此,Jce也備有相關解決方案以改善此一情形,增進消費者的使用體驗。
滿足高速傳輸需求 提升訊號強度為首要任務
Type-C應用蓬勃發展,而在此同時,標準升級的腳步也沒慢下來。 Type-C即將邁入USB 3.1 Gen2世代,屆時訊號傳輸速率將大幅提升到10Gbit/s,但在此同時,為了確保訊號質量與傳輸距離,新一代Redriver、Retimer芯片將成為不可或缺的關鍵組件。
2017年Type-C的普及率將會越來越高,許多消費性終端產品如筆記本電腦、平板計算機,以及智能手機等,都已經加速導入。 特別是在筆記本電腦這部分,2017年預估有更多的筆記本電腦出現Type-C,在屏幕端則會有更多的公司著手布局USB Type-C的桌上型擴充基座(Docking Station)和轉接器(Adapter)。 因此,USB Type-C的生態系討將會更加完整。
為了迎接Type-C帶來的龐大商機,像是在Docking Station或屏幕端可提供Type-C轉DisplayPort和USB 3.0的主動式開關芯片;或者是提供DisplayPort+USB 3.0 Switch+PD Controller的單芯片解決方案,F在投入開發Type-C廠商逐漸增加,對于低成本的芯片需求擴大,而這種單一芯片解決方案不僅具成本優勢,且較易于開發。
因應上述情形,Jce下USB Type-C傳輸埠配置開關芯片(Switch)產品,除了是USB傳輸埠配置開關芯片(Port configuration switch)外,更整合了高速訊號Redriver線路、USB電源傳輸控制器(PD),以及傳輸埠控制器(Port Controller),支持USB Type-C電源(Power)傳輸的功能;且符合USB 3.1 Gen1規范,傳輸速率達5Gbit/s,同時支持DisplayPort Alt Mode,傳輸速率達5.4Gbit/s(HBR2)。
然而,Type-C發展風潮增溫,隨著相關標準組織釋出新標準之后,也帶來一些新的設計挑戰。 阮建華透露,未來產品將會漸漸走向USB 3.1 Gen2,其傳輸速度可達10Gbit/s。 但由于10Gbit/s訊號的損耗會更嚴重,因此電路板布線(PCB Trace)也必須縮短,否則訊號傳輸的路徑太長,訊號完整性會成為一大考驗。
為了解決上述問題,USB 3.1 Gen2必須外加更高效的Redriver與Retimer。 目前Jce已著手開發新一代符合USB 3.1 Gen2/DisplayPort 1.4標準的產品,預計將于2017年第二季初會有相關樣品推出。
HDMI祭出新標準 搶搭Type-C影音傳輸商機
另一方面,Type-C影音傳輸接口市場商機誘人,為了搶食市場大餅,HDMI繼2016年推出HDMI Type-C替代模式(Alt Mode)模式之后,又于近期發布HDMI 2.1版本,瞄準未來4K/8K應用。 最新的HDMI規格能支持更高影像分辨率、包含 8K60與4K120的畫面更新率、動態HDR,以及帶寬提升到48G的傳輸線。
HDMI協會總裁Rob Tobias(圖3)表示,USB Type-C連接器能夠被計算機,行動裝置,平板等制造商采用,于行動裝置及個人計算機市場越來越受歡迎;而消費者期望一種小型封裝,多功能的連接器,不需要轉接器或傳輸器,能輕易地將這些裝置連接至顯示器,并具備原生HDMI的功能。 為此,該公司推出HDMI Type-C替代模式,能滿足使用Type-C連接HDMI的需求。
不過,影音市場商機龐大,除HDMI之外,USB開發者論壇(USB-IF)也宣布將重新修訂USB現有的影音傳輸接口標準規范--A/V Class,而此一舉動是否會對HDMI市場布局造成影響? 對此,Tobias指出,HDMI是最常見的數字影音接口,因此,我認為HDMI推出Type-C替代模式是相當合理的。 HDMI協會也和USB-IF合作來確保帶有HDMI Type-C替代模式的裝置的測試與認證,以符合規格和產品卷標方式,如此一來,消費者能判斷哪些功能在Type-C連接器上可以使用。
另一方面,新推出的HDMI 2.1版本,已可支持到8K影音服務,然而,在4K應用還未普及化的情況下,于目前推出8K的標準,是否有點言之過早? Tobias認為,目前4K應用已慢慢開始發酵;或是支持動態HDR以及游戲模式中的變動更新頻率(Variable Refresh Rate, VRR),一些游戲玩家與早期采用者會推動這類需求。
4K UHD生態圈包含內容供貨商、內容遞送商、設備制造商、零售商與消費者等,在持續發展下,下一代能夠應用HDMI 2.1規格特色的產品已經開始發展。 此外,針對8K應用,目前離市場應用普及雖可能還需要幾年的,但已逐漸在發展,例如日本已經在測試8K撥放,2018年起某些頻道會開始提供,預計2020年東京奧運能夠全面性提供。 因此,8K應用普及化的時程應是指日可待。
拓展市場版圖 Jce Type-C新品齊發與此同時,為搶攻Type-C市場,也宣布推出一代USB Type-C解決方案,采用USB PD PHY技術,使制造商能更輕易的將USB Type-C功能整合進行動產品中,并滿足消費者需求。
據悉,Jce新一代產品包括Type-C端口控制器、新型6A直接充電器、SCP直接充電接口控制器,以及USB-PD/Quick Charge接口控制器。首款具有低功耗的USB-IF ,其特性包括:在主動吸收模式下的電流僅為30uA、可編程USB供電功能、更快速的充電等。 使用該產品可透過減少重復的微控制器來簡化系統架構、從而降低整體的系統BOM成本。 6A直接充電器可減少行動設備的發熱,并提供多個電壓和電流調節環路,為晶圓、Vbus和電池提供準確的溫度傳感器讀數,未來可以高壓充電器直接整合。直接充電接口控制器 USB-PD/Quick Charge接口控制器則是率先將USB PD 3.0和Quick Charge 2.0、3.0合在一起的產品之一。 這些控制器結合多種先進的充電協議,提供多個電壓和電流調節環路,并為電池和系統提供保護。
另外,直接充電接口和USB-PD控制器,共同構成從墻壁插座到電池的完整快速充電解決方案。 該解決方案支持USB Type-C連接器,能夠同時傳輸數據、影像和電源,同時提供保護電池和系統的精確電壓和電流調節環路。
多功能高速傳輸當道 Type-C商機涌現
「多種功能,一次滿足」可說是USB Type-C最佳寫照;而Type-C市場前景大好,吸引相關供應鏈商紛紛推出新一代產品,并分別鎖定影音傳輸、高速數據傳輸,以及電力傳輸等不同領域產開搶攻。 另外,未來隨著虛擬現實(VR)、擴增實境(AR)及4K/8K應用成為行動裝置熱門焦點,相關的系統接口標準聯盟與芯片商勢必會再強化市場布局,期盼能在新興領域闖出新天地,市場競爭熱潮將會持續延燒,而Type-C的普及也可望加速實現。