認證/干擾考驗技術　全功能USB成台廠良機

USB堪稱是史上發展最成功的連接埠，其隨插即用的特性，長期以來提供使用者高度便利性，接受度可以說橫跨8歲到80歲，不過USB 3.1以後的高速規格，幾年來的推動並不如預期，儘管新版本依然在傳輸速率上持續提升，不過，看起來已經不再是規格中的亮點，同時，高速傳輸面臨的訊號干擾與衰減問題，也為廠商帶來許多設計上的挑戰。 

最近兩年USB Type-C連接埠，幾乎橫掃資訊產品連接埠，未來更大有一統連接埠標準的氣勢，因此近兩年也引發產業高度關注，吸引許多廠商投入發展。不過強調向下相容的USB，儘管同是Type-C的連接埠，支援相同規格的線材，也會因為採用舊設計或認證不夠嚴謹的問題，導致高階功能無法使用，所以在線材、連接器、認證等部分還有瓶頸需要進一步突破。 

USB認證規範導致高階規格推動瓶頸 

USB 3.0發表時間在2008年，距今已經十年，其後正名為USB 3.1 Gen1，推廣的狀況一直都不若USB 2.0，目前有許多裝置包括手機，在訊號傳輸上還是偏好採用2.0規格，除了技術成熟設計容易之外，無線技術的發展促使消費者的檔案與影音傳輸大部分都透過無線並利用雲端儲存，連接埠主要的功能只剩充電，對於資料傳輸的實際需求反而逐漸降低。 

圖1 宜特科技訊號測試事業處協理余天華表示，USB過去為求市場推動順利，並未在產品認證上推動嚴謹的規格認證。

USB發展的核心精神就是簡單易用，宜特科技訊號測試事業處協理余天華(圖1)表示，USB過去為求市場推動順利，並未在產品認證上推動嚴謹的規格認證，USB也因此順利快速普及、可用性高，過去最著名的規格認證活動就是USB插拔大會，很多周邊產品都僅在自己的實驗室進行互連互通的插拔，大部份產品並沒有進行嚴謹的產品認證，尤其像滑鼠、鍵盤這類產品幾乎沒有人會送認證。 

發展到USB 3.1標準，傳輸速率提升到5Gbps與10Gbps，由於高速訊號衰減非常快，余天華說明，10Gbps的標準線材就聯盟的定義僅1公尺，實際有效傳輸距離大概70~80公分，但在應用需求上，連接線的長度1~1.5公尺會比較適合，如要達成標準要求的傳輸速率，線材與連接器在製作上需要非常嚴謹，對於降低成本是非常大的挑戰。 

另外，USB 3.1 Gen1的5Gbps與Gen2的10Gbps在高速傳輸的過程中，訊號衰減嚴重，部分比較要求效能的應用還須加上放大器，讓整體成本又提升；現在的裝置常見高速訊號、充電、無線訊號同時混用，很容易產生電磁波的干擾，也會影響到傳輸的效能。近年透過USB Type-C整合所有不同的訊號功能，一個埠支援多種功能，要在電路布局上避免訊號干擾，也是開發商很頭痛的問題。 

全功能Type-C設計難度高 

Type-C連接埠雖然是眾望所歸，但是在實際應用上還有許多問題與瓶頸，岱煒科技研發中心技術長鍾軒禾(圖2)指出，Type-C的24個接腳完整定義了大部分連結所需要的功能，一般而言高頻傳輸希望傳輸過程損耗低，因此要盡量增加線路的截面積，而充電則要求壓降低、溫升低，因此希望可以盡量增加線路表面積，從技術的角度來解釋，很難在一個埠裡面同時滿足大電流與高速傳輸。 

圖2 岱煒科技董事長林宜修(右)、研發中心技術長鍾軒禾(左)認為，Type-C技術的瓶頸是台灣廠商技術升級的良機。

就Type-C的實際線路排列來觀察(圖3)，上下相對的兩排電路高度僅約0.7mm，中間須預留0.2~0.4mm的空間與裝置連結，每個Pin腳線路只允許0.15mm高度，高速傳輸與充電功能Pin腳相鄰距離很小，同時執行充電與訊號傳輸時很難避免產生干擾，因此要讓個別功能同時全速運行，同步進行大電流充電與10Gbps訊號傳輸，幾乎是不可能的任務。台灣發展連接器時間很久，廠商長年累積了深厚的經驗與技術，岱煒科技董事長林宜修認為，目前Type-C遇到的瓶頸，其實另一方面也是資深台廠的機會。 

目前大陸很多平價手機或連接器廠商，發展並推出減Pin的解決方案，外觀上看起來是Type-C，但實際訊號可能無法運行全速或只能進行低電流的充電，消費者一開始也無法分辨差異，林宜修強調，大陸廠商近年非常擅長透過價格搶占市場，利用低廉的人力成本與政府的補貼、租稅的優惠等工具，迅速學習台、日廠商的技術後，再推出價格具破壞力的產品，台灣廠商就算賠本賣也無法競爭，常常就此退出市場。所以，全功能Type-C的功能需求對技術基礎紮實的台灣廠商反而是一個機會。 

圖3 Type-C連接埠線路排列示意

Apple MacBook Pro帶動了多個全功能Type-C的應用風潮，事實上，這兩年在消費者的應用上，並沒有原先廠商預期的順利，主要問題就是即使裝置功能可以支援，但是目前市面上的線材與連接器品質不一。消費者一般買新的設備時，連接線都會沿用，就算用的是原廠連接線，也很難有一條連接線，可以在執行不同功能時都發揮最佳的效能，充電、顯示、傳輸很難用同一條線完美達標。 

岱煒主要產品是連接器，鍾軒禾解釋，為了徹底解決Type-C的效能問題，該公司選擇重新設計，從端子、絕緣基體、屏蔽外殼、連接器腳位排列、電路板線路布局都一併重新設計，在電路板布局上則是提出建議，與客戶一起開發，甚至連線材與絕緣包覆，防干擾的編織方式都會影響最終效能表現。由於高頻訊號傳輸，很可能出現高低頻混波，也會產生干擾，透過仿真模擬可以有效了解問題，並加以解決。 

Type-C產業秩序有待重整 

高速傳輸需求不會完全因為無線的發展而消失，反而將成為標準的必備功能，依然是非常重要的需求，只是Type-C因為市場應用範圍太廣泛，而形成部分亂象，技術上有待廠商持續突破，不過高規低用或為降低成本而忽略產品安全的現象，確實需要改善，包括USB-IF或產業領導廠商應扮演更積極的角色。 

USB一直以來就以簡單易用為發展核心，一度也是低價產品的代表，不過在高速訊號與全功能整合應用的趨勢之下，過去低價技術簡易的設計與生產模式，很難在高階功能上取得消費者需求的效能，甚至訊號干擾問題層出不窮，現階段或許有必要透過更嚴謹的測試認證協助提升產品的品質。尤其是線材與連接器，全球目前具備高頻技術的連接器廠商約10~15家，能提供更完整解決方案的廠商才會更有競爭力，並在這一波競爭中脫穎而出，同時擺脫劣質廠商魚目混珠的負面影響。 

Type-C同時支援顯示、充電、傳輸的全功能發展，不僅可以為消費者帶來更上一層樓的使用者經驗，也可以減少數位垃圾及連接線充斥的現象，絕對是未來產業必須要走的方向。目前產業面臨的問題，對於台灣廠商來說，也正是產業與技術升級的良機，Type-C不僅是連接埠的統一出海口，也能跨平台支援，市場規模以10~100億計，不管是控制晶片、連接器、連接線都擁有龐大商機，國內相關廠商應該把握機會投入深耕。