USB Type-C(簡稱USB-C)是突破性連接器標準，可更廣泛地滿足各種技術需求。USB-C使得電腦和電子裝置，能夠進行更快的資料傳輸、更大的電力輸送，以及更靈活的連接。它提供多種不同模式，以支援DisplayPort和HDMI。雖然每個USB-C埠的外觀都一樣，但它們提供的功能不盡相同，本文將介紹常見的問題，以深入了解USB-C測試。
Thunderbolt/USB-C各有特點
Thunderbolt和USB-C並不相同，但它們有一些共同點。USB-C是用於連接電腦和其他電子裝置的連接器。Thunderbolt使用與USB-C相同的實體連接器，但Thunderbolt可提供更快的資料速率，還支援額外的功能，例如以菊鏈方式連接多個裝置，同時為相連的裝置供電。
Thunderbolt和USB4都是通訊標準或協定，提供多項功能讓電腦可透過USB-C連接線與裝置進行互動。換言之，USB-C是支援USB和Thunderbolt技術的連接器，而USB-C埠是通用的連接埠，其相容性規格取決於各個協定的資料速率、充電速度，以及其他功能。
傳輸速率提升 USB-C纜線測試挑戰增
纜線製造商、產品設計人員，以及系統整合商，均需根據USB開發者論壇(USB-IF)制定的相符性測試規範(CTS)，執行標準的USB-C纜線相符性測試。CTS確保纜線製造商和產品設計人員生產的USB-C纜線和設備，符合產業標準和互通性要求；只有通過USB-IF認證的產品，才可加註USB標誌，讓消費者能確認這些產品支援所需的效能和協定。
那麼，USB-C又面臨哪些測試挑戰？在位元速率提升至40Gbps，以便支援 USB4協定(位速率提高至80Gbps以支援USB4 2.0版)之後，在測試上不僅面臨更多的訊號完整性挑戰，而且測試要求比前幾代產品更嚴格。因此需以一組整合式測試參數，來測試新的USB4 Type-C標準纜線組件，以因對特定頻率範圍內的偶然與反射特性。新發表的通道運作邊限(COM)和整合式S參數測試，則需執行多達44組S參數量測，並需使用USB-IF相符性測試工具來驗證結果。
過去工程師需使用4埠向量網路分析儀(VNA)，以手動方式測試USB-C纜線。 過程中的校驗、量測設定和測試都非常耗時，而且很容易出現人為錯誤。幸好，現在有了全新的快速自動化測試方法，工程師可將模組化多埠網路分析儀(例如PXIe VNA)，或是切換矩陣系統，與USB-C相符性測試軟體搭配使用，以便自動執行多埠USB相符性測試。
以是德科技USB-C高速互連USB-IF標準相符性測試解決方案為例(圖1)，可將耗時且容易出錯的手動反複連接，以及費事的USB-IF標準相符性工具設定，全部自動化。該解決方案包括USB Type-C互連相符性測試軟體、4埠VNA和20埠切換矩陣系統，可大幅降低多埠測試成本。
圖1 是德USB Type-C高速互連測試解決方案支援20埠全自動模式和4埠模式
另外，USB-IF加入了USB4 Gen 3和USB4 Gen 4 Type-C被動式纜線組件和插座連接器的COM測試要求，COM是通道的訊噪比，用以量測通道的電氣品質。為了計算COM，必須將所量測的纜線組件S參數，與參考主機和裝置模型交疊，以形成完整的通道。為此，USB-IF開發了一個用於計算COM的相符性測試工具，而使用4埠VNA時，它需要成對發射器和接收器的28組S參數。
自動測試夾具移除技術可減緩干擾
測試工程師使用VNA和測試夾具，將待測裝置連接到VNA埠，以便對USB-C高速訊號進行電氣特性分析；完全移除測試夾具，可防止測試夾具產生干擾，進而影響到測試結果(尤其是在較高頻率下)。但是該怎麼做？答案很簡單，也就是進行校驗或解嵌入。
測試USB4 Type-C纜線時，建議使用自動測試夾具移除(AFR)解嵌入技術。AFR可大幅降低直接量測夾具之S參數的複雜性。測試夾具的每個S參數元件都經過萃取，然後將複雜的誤差校正演算法轉換為輸出AFR檔，然後再載入VNA韌體中，以便進行解嵌入。
圖2顯示在量測期間，如未妥善地進行校驗和解嵌入，則在較高頻率下，損耗會變得很嚴重。AFR是可消除測試夾具效應的精密方法，可量測裝置的實際效能。
圖2 校驗和AFR效應對USB纜線量測結果的影響
USB4是硬體介面，可透過USB Type-C連接器支援多種協定(圖3)。USB4架構基於 Thunderbolt協定規格，可將USB頻寬加倍，還支援多種同步資料與顯示協定。2022年10月，USB-IF發布下一代USB標準-(USB4 2.0版，亦稱USB4 Gen 4)。 根據USB4 Gen 4標準，每條鏈路會有兩個40Gbps的通道，因此USB-C埠的總資料速率可達80Gbps。
圖3 USB4和Thunderbolt 4支援的資料速率，並向下相容USB 2.0和USB 3.2
(本文作者為是德科技解決方案行銷)