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Type-C應用井噴,從此後一條線纜走天下

USB Type-C標準因為能實現纖薄的工業設計、具有易用的連接器和線纜(允許正反插的插頭)、同一條線纜可支持USB2.0、USB3.0、PCIe、DisplayPort和Thunderbolt等多種信號、以及超高數據傳輸效率(10Gbps)、大功率電源傳送(15W-100W)和最高8K超高清視頻傳輸,正在迅速獲得頂級PC廠商和電子設備廠商的支持。

「從2015年開始,我們聽到越來越多的廠商說他們更傾向於採用標準化的USB Type-C/PD方案。」安森美半導體移動市場高級現場應用工程經理李文輝援引IHS、ABI Research等多家分析機構的數據稱,2016年全球使用USB Type-C介面的消費電子設備僅為1億部,預計2019年度將會超過20億部,主要增長點來自於PC市場和移動設備市場。而到2020年,約一半的智能手機和93%的筆記本電腦將採用USB Type-C互聯。

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與USB 3.0不同,作為唯一連接手機和PC兩大市場的介面,USB Type-C不僅很快會應用於智能手機、電腦、平板電腦、平板電視和顯示器這些主流數碼產品市場,包括運動相機、投影儀、移動硬碟、移動電源、擴展塢(Docking station)等外設市場,也會將USB Type-C作為產品新加賣點。其中,協商供電(USB-PD)功能將成為最大亮點。

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目前在智能手機/平板電腦中,USB Type-C主要用於充電介面,支持USB-PD和快充,通常僅一個插槽支持超高速數據;在USB-PD/充電/超高速/音頻方案中支持USB-PD和Type-C,具有高電流充電,10Ghz超高速數據通道,高保真音頻;在計算機方案中具有多個雙角色埠,可實現超高速數據和作為寬範圍的電源輸入/輸出埠;在旅行適配器/壁式插座上僅有源和可編程的電源(PPS),無超高速數據。

一條龍解決方案

目前,安森美半導體提供包括USB Type-C和PD控制器、超快速開關、埠保護、轉接驅動器、電源轉換、雙角色埠(DRP)、下行埠(DFP)和上行埠(UFP)在內的一條龍方案,其功耗低於競爭方案20倍,封裝比基於MCU的方案小 95%,可實現低功耗、小尺寸和更簡化的設計。根據下圖顯示,市場上其他競爭方案的待機電流為50uA或110uA,而安森美的FUSB301/A的待機電流僅有5uA。而在封裝方面,安森美USB Type-C方案採用1.2X1.3mm WLCSP和MLP封裝,尺寸遠小於市場上基於MCU的6X6mm封裝方案。

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李文輝將安森美低功耗的原因歸結為使用了「狀態機(state machine)」和自身特殊的生產工藝。一般而言,基於MCU的方案需要考慮內核與存儲的功耗,但狀態機就不存在此類問題,不需要考慮內核,一旦程序固定之後,就只會專註於指定類型的工作。

但他並未就此否定基於MCU的Type-C方案,認為行業里使用不同的方法很正常,並非一定是非此即彼的關係。「有些廠商看到PD標準一直在變,就覺得採用MCU比較好;有些移動設備對功耗要求比較高,有些工業類應用對安全及穩定性要求比較高,那他們就會傾向採用狀態機,所以還是要看具體的應用場景。」

由於USB Type-C的傳輸速率可達到5Gbps或10Gbps,為了防止信號失真,以符合USB3.0X眼圖高度和總抖動規範,很多廠商使用了轉接驅動器來減少碼間串擾。李文輝稱,相比其它同類產品,安森美一個器件就可同時支持USB3.1 5Gbps和10Gbps的數據率,眼高增加20%,抖動降低20%。而其它方案僅支持5Gbps,且眼高和抖動方面都不及安森美。此外,USB線纜越長,信號會越弱,在線里增加轉接驅動器後,可用來增強信號的性能。也就是說,線纜長度和性能將推動對轉接驅動器和高質量互聯的需求

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在10Gbps USB3.1超高速開關方面,安森美FUSB340作為小的分立方案可用於手機平板電腦、筆記本電腦所需的可正反逆插的Type-C USB 3.1連接器。而ESD8704可用於保護超高速線路,EDSD7471用來保護低速和輔助線路。

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