纜線相容性/訊號干擾挑戰有解 USB Type-C應用大爆發
USB Type-C應用商機將全面引爆。新一代USB Type-C連接器因具備正反面皆可插拔的特性，且能在同一條USB纜線上實現數據、影音與電力傳輸，發展前景備受看好。近期蘋果、Google、微軟及小米等品牌廠接連推出搭載USB Type-C接口的智慧型手機、平板與筆記型電腦，更將此技術之發展熱潮推向高峰。
據了解，USB Type-C是一種新的接口規格，正確名稱為「USB Type-C」或「USB-C」，其相容於DisplayPort、MHL與Thunderbolt 3等高速影音傳輸介面，並可選擇性加入支援USB 3.1 Gen 1(5Gbit/s)和USB 3.1 Gen 2(10Gbit/s)、USB PD(充電功率達100瓦，20V/5A)及替代模式(Alternate Mode)等功能。
由於USB Type-C功能組合與充電模式多樣，因而容易發生線纜與終端裝置規格不匹配的情形，亦促使電子標記(E-marker)晶片角色日益突顯。
強化線纜安全性 E-marker晶片扮要角
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| 圖1 威鋒海外新事業發展部經理Terrance Shih指出，USB-C較適合搭載於行動裝置，其不見得會取代USB Type-A或USB Type-B的產品。 |
USB Type-C氣勢如虹，眾家廠商為搶搭此波商機紛紛投入開發，然而，不見得每一條USB Type-C線纜都能進行高功率充電，因此消費者一旦使用錯誤規格的線纜充電，恐將促使裝置無法順利運作，嚴重時更將導致線纜燒毀，為防止上述情形發生，便須導入E-marker晶片，藉以大幅增進安全性。
威鋒海外新事業發展部經理Terrance Shih(圖1)表示，USB Type-C搭載PD後，可組合成多種充電模式，同時由於市場上USB Type-C線纜規格眾多，消費者若未審慎分辨並選用適合自家裝置規格的線纜，將容易導致使用體驗不佳，甚至造成裝置損壞，而E-marker晶片可詳細記錄線纜功能與規格，並將相關資料傳遞給USB Type-C應用裝置，以確保裝置與線纜間能順利運作，提升產品品質與安全性。
Shih進一步指出，儘管USB-IF協會對USB Type-C線纜與充電規格有明確定義，但有些線纜製造商並未真正深入了解，因而製造出錯誤規格的線纜，導致消費者無法使用。另一種情形，則是消費者購買的線纜雖然符合充電規格，但因與裝置本身規格定義不匹配而無法正常運作。
為了解決上述的困擾，USB Type-C線纜必須搭載E-marker。因為E-marker會預先燒入各式線纜規格、電流承載大小等資料，故終端裝置能藉由該晶片來得知線纜能提供何種充電模式，藉以達到防護效果。
有鑑於E-marker對USB Type-C應用發展的重要性，威鋒很早就展開相關晶片布局，並於2015年中量產第一代E-marker晶片，至今已出貨約一百二十萬顆；而該公司近日發布的第二代E-Marker產品，尺寸進一步縮小，可提供DFN10 3×3毫米與DFN8 3×2毫米兩種封裝尺寸，已取得USB-IF協會認證，預計於2016年第一季導入量產。
除了線纜設計須謹慎小心之外，由於USB Type-C的傳輸速度一舉從5Gbit/s躍升至10Gbit/s，亦將面臨諸多訊號干擾的問題。
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| 圖2 祥碩產品中心資深經理張欽俞觀察，未來應用朝輕薄美觀發展，因此在USB插孔有限的情況下，提升數據傳輸頻寬有其必要性。 |
實現10Gbit/s傳輸率 訊號干擾為首要挑戰
祥碩產品中心資深經理張欽俞(圖2)表示，USB Type-C欲統一眾多介面，來提供更佳的資料、影音與電力傳輸。在資料傳輸上，其傳輸速度增進至10Gbit/s、提升資料編碼/解碼效率，以及支援Multiple-IN，同時也增進影音串流頻寬，使其可傳輸更高解析度、即時且不會斷訊的影音，並提升充電功率最大到100W。
張欽俞指出，從Apple、Google發表的產品能觀察到終端應用朝向美觀、輕薄短小、簡易操作與統一介面的趨勢邁進，因此未來USB插槽將可能只剩下一個孔或兩個孔可供使用，然而，在插孔有限的情形下，使用者卻有諸多應用必須執行，因此傳輸的頻寬便顯得更為重要，故傳輸頻寬也不斷擴大，譬如USB Type-C便可支援最高達10Gbit/s的傳輸頻寬。
張欽俞認為，儘管USB Type-C能提供眾多優勢，但也面臨訊號干擾挑戰。過去從USB 2.0(480Mbit/s)邁向USB 3.0(5Gbit/s)時，便曾遭遇訊號干擾的問題，而現今USB Type-C從5Gbit/s攀升至10Gbit/s，其資料傳輸量變得更大，加上使用者的終端應用來源多元及系統連結複雜，在在皆使訊號干擾的挑戰更為加劇。
張欽俞補充，雖然訊號干擾會成為USB 3.1的設計挑戰，但此挑戰並非無法克服，設計者可透過學習與經驗累積來解決此問題。
此外，張欽俞認為相關的USB Type-C應用即將來臨，並看好主控端、筆電和行動裝置將成為日後的潛力應用；同時該公司為了搶進USB Type-C市場，亦積極投入開發主控端晶片，據悉，此產品已通過認證。
值得關注的是，新介面誕生，除了會遇到設計挑戰，也將對舊有元件或應用市場帶來新變化與影響。
衝擊電源轉換器市場 USB PD減少充電配件
衝擊電源轉換器市場 USB PD減少充電配件
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| 圖3 ROHM台灣設計中心技術協理吳建霖表示，USB-C的潛力應用如智慧手機、筆電、數位相機、外接式硬碟盒、列印機和汽車等。 |
眾家廠商相繼推出採用USB Type-C介面的筆電與智慧手機後，進一步助長其聲勢，然而，由於USB Type-C支援USB PD標準後，消費者只須利用具有USB PD功能的線纜，便能替各種裝置充電，因此勢必對電源轉換器市場造成一定影響。
羅姆(ROHM)台灣設計中心技術協理吳建霖(圖3)表示，歐盟將於2017年時規定製造商須生產規格與介面能共用的充電器與接頭，來減少各式複雜的充電器廢棄物，以達環保目的，此將促成USB PD更加蓬勃發展。
此外，USB PD的優勢包括可自動檢測連接裝置所需的功率，同時過去USB 2.0標準、USB BC 1.2標準分別只能提供2.5瓦(W)、7.5W的充電功率，但USB PD將功率大幅提升至100W；任何搭載USB Type-C介面的終端裝置如智慧手機、擴充基座、桌上型電腦、LCD螢幕，甚至是汽車等，皆能透過USB PD線纜進行雙向充電。
吳建霖指出，對消費者而言，有了USB PD之後，出國旅行毋須再攜帶各種終端裝置的電源轉換器，便能替各種裝置充電，因此隨著USB PD的發展，電源轉換器商將受到較多衝擊；而羅姆也看好USB PD的市場潛力，日前則推出外部元件較少且整合性較高的USB PD控制IC，現今出貨量約兩百萬顆，已有筆電、二合一(2 in 1)筆電、平板和行動電源等領域的廠商採用。
另一方面，因USB Type-C可提供影音與電源傳輸，未來當所有的影音訊號與電源皆整合至機上盒(Set Top Box)，使用者可透過USB Type-C線纜連接至機上盒來傳輸影音與電源，故面板背後便毋須重複搭載整合影音與電源的印刷電路板(PCB)，從而有助節省成本，以及驅動更薄的面板出現。
機上盒採納USB-C 催化薄型電視發展
USB Type-C介面有助電視螢幕更加輕薄。USB Type-C連接器可同時支援影音與電力傳輸，機上盒(STB)若搭載此一接口，將可透過一條USB Type-C線纜將影音訊號與電力傳送至電視螢幕，讓電視面板毋須再內建電源板，從而節省電視開發成本，並實現更輕薄的設計。
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| 圖4 技流科技業務開發協理莊益林認為，USB Type-C提供10Gbit/s的資料傳輸功能，可望加速4K、8K解析度的應用普及。 |
技流科技(GRL)業務開發協理莊益林表示，因USB Type-C支援DisplayPort等介面，加上又能傳輸電源，機上盒製造商若採用USB Type-C接口並整合影音和電源供應功能，日後電視螢幕只要以一條USB Type-C線纜與機上盒連接，便能獲得影音與電力來源，可節省電視面板背後的印刷電路板，讓電視螢幕更加輕薄。此外，USB Type-C可提供10Gbit/s的資料傳輸功能，亦有助加速4K、8K解析度的產品問世。
莊益林進一步指出，由於USB Type-C整合多種影音介面，恐將對HDMI高速影音傳輸介面造成影響。因HDMI、MHL須要收取權利金，而USB Type-C毋須收取權利金，加上HDMI的接頭較大及其架構問題，如果HDMI不改變接頭，或改採USB Type-C的接頭，當USB Type-C市場接受度提高及眾多品牌大廠投入的情況下，HDMI有可能漸漸被淘汰。
現今USB Type-C的產品可大約分成六種類型，包括筆電/平板/智慧手機；線纜；顯示轉換器(Dongle)/擴充基座(Docking)；電視/螢幕；充電器等。而USB Type-C應用約分為以下四種：1.僅具接頭正反插功能；2.支援正反插及影音輸出；3.支援正反插、影音和電源供/受電；4.Thunderbolt 3支援USB Type-C。
莊益林強調，由於USB Type-C能提供諸多應用，故相容性是待克服的挑戰，若不相容的話，可能會導致上述功能無法運作，或促使線纜/裝置燒毀，因此線纜多搭載E-marker、Dongle多搭載告示板(Billboard)，以切換到正確的電源傳輸模式，提升安全性。
