實現高頻寬/多功能應用　行動傳輸介面加速改朝換代

圖1　微芯USB與網路市場行銷事業群資深經理Ken Nagai指出，該公司也緊密關注USB 3.1標準進展，以掌握市場最新需求。

行動裝置高速傳輸介面規格將全面翻新。在行動高速資料傳輸、4K影音串流和快速充電設計需求帶動下，今年國際消費性電子展(CES)和全球行動通訊大會(MWC)儼然成為高速傳輸介面晶片商爭奇鬥艷的大舞台，包括第三代通用序列匯流排(USB 3.0)、行動高畫質鏈結(MHL)3.0，以及基於MyDP(Mobility DisplayPort)技術架構的SlimPort-4K等新世代行動介面解決方案皆大舉問世，正式揭開高速行動互連時代的序幕。

事實上，自2013下半年開始，MHL聯盟和視訊電子標準協會(VESA)即鎖定4K行動影音串流，陸續邁開新版MHL 3.0和支援DisplayPort 1.3規格的MyDP標準制定腳步，而Analogix公司更基於MyDP的概念，獨家開發出SlimPort-4K解決方案，藉以搶占市場商機，並已加速布局未來的8K影音串流應用。現階段，MHL和SlimPort正競相角逐行動裝置主流傳輸介面寶座，包括一線手機、平板大廠、中國大陸二線原始設備製造商(OEM)，甚至白牌業者皆已規畫在2014年底前發表搭載最新MHL 3.0或SlimPort-4K方案的新機種。

與此同時，USB 3.0亦搭上行動高速資料及4K錄影影像儲存的發展熱潮，首度在行動裝置市場上打破沉默，正式進駐全球智慧型手機市占率龍頭--三星(Samsung)的最新旗艦機種Galaxy S5，一掃先前因缺乏殺手級應用而遲遲難以進軍手機、平板領域的陰霾。尤其USB-IF計畫於2014年底前底定新版USB 3.1規範，將傳輸速率再推升至10Gbit/s，並進一步微縮連接器尺寸，更有助刺激系統廠青睞，可望加速追趕MHL 3.0和MyDP等對手陣營的腳步，擴張行動市場滲透率。

另一方面，由於超輕薄筆電(Ultrabook)和二合一平板製造商對產品輕薄度的要求日益嚴格，因而也掀起擴充基座(Docking)設計風潮，期透過該裝置延伸單一USB 3.0或USB 3.1高速接口的功能，實現更廣泛的影音(表1)和資料儲存設備連結應用，以及大功率充電能力。看好擴充基座市場潛力，介面晶片商也加緊投入研發USB 3.1集線器(Hub)晶片、100瓦(W)USB-電力傳輸(PD)及新一代Type-C連接器解決方案，開闢新藍海商機。

走出PC應用框架　USB 3.0航向行動/影音市場

表1　USB AV頻寬整理，3.0/3.1分別支援FHD、4K影片串流

微芯(Microchip)USB與網路市場行銷事業群資深經理Ken Nagai(圖1)表示，USB是目前最普遍的資料傳輸技術，而最新的USB 3.0規格亦已大舉滲透PC市場，成為主流高速傳輸介面規格。隨著行動裝置市場倍速增長，且資料量日益龐大，傳統USB 2.0僅數百Mbit/s的速度已日益捉襟見肘，因而也驅動手機、平板領域相關OEM，加速導入USB 3.0規格，擴充行動介面頻寬，以應付更大量的行動資料傳輸需求。

圖2　睿思科技市場部總監林勃宏提到，在USB 3.0方面，該公司亦將推出新一代BGA封裝產品，以縮小晶片體積。

睿思科技(Fresco Logic)市場部總監林勃宏(圖2)補充，行動裝置螢幕尺寸和解析度不斷翻升，加上USB 3.0晶片價格已趨近市場甜蜜點，在應用需求增加、晶片降價的雙重推力帶動下，PC、行動裝置和消費性電子的資料串連通道已逐漸從前一代的USB 2.0轉向USB 3.0設計，吸引手機、機上盒(STB)和電視應用處理器業者加速導入USB 3.0矽智財(IP)。

據悉，目前主要的機上盒晶片商博通(Broadcom)，以及高通(Qualcomm)、聯發科等手機處理器廠商，皆已推出內建USB 3.0功能的系統單晶片(SoC)，而行動和消費性電子設備則開始推展USB 3.0影音傳輸、攝影機資料回程(Backhaul)技術，以及擴充基座解決方案，促進USB 3.0生態系統日益茁壯。

為卡位行動USB 3.0市場，睿思正積極備戰。林勃宏透露，該公司將在今年下半年採用更小尺寸的球柵陣列封裝(BGA)，將USB 3.0主控(Host)晶片面積，從目前業界平均約10毫米(mm)×10毫米的水準，大幅微縮至6毫米×6毫米規格，以滿足手機、平板對晶片占位空間錙銖必較的要求。

不過，Nagai指出，隨著傳輸速率提高至USB 3.0的5Gbit/s水準，新型行動介面的抗噪性和訊號完整性將備受考驗，設計人員須更加仔細斟酌系統布線與晶片周邊零件配置，才能提高資料精確度並降低系統功耗。對此，微芯已進一步在旗下USB 3.0 IP中導入專利降噪技術，從晶片設計源頭改善高速訊號完整性，將有助系統業者減輕周邊元件配置成本，進而提升產品性價比。

與此同時，USB 3.0亦可望結合USB-PD設計，支援高達100瓦的充電功率，進而協助處理器業者和系統廠實現快充功能，提升行動裝置的使用體驗。Nagai透露，目前微芯已攜手合作夥伴展開USB-PD產品研發，此將有助USB 3.0加速滲透智慧型手機市場，並進一步擴張筆電、平板擴充基座和周邊配件應用版圖。

供應鏈全面啟動　USB-PD擴充基座鋒頭健

圖3　支援USB 3.0和USB-PD功能的擴充基座設計架構圖

USB-PD擴充基座(圖3)將在筆電、平板市場大顯威風。隨著支援高達100瓦的USB-PD標準問世且日益成熟，筆電和平板開發商正競相研發新型兼容電源供應和USB 3.0集線器功能的USB-PD擴充基座，以取代傳統笨重的交流對直流(AC-DC)電源供應器，並進一步縮減筆電及二合一平板的接口占位空間，實現極致輕薄設計。

創惟科技資深技術行銷經理魏駿雄表示，USB-PD係最新USB 3.1標準版本中的重要一環，主要構成元件包括USB-PD實體層(PHY)控制晶片及周邊電源開關(Switch)機制，目的則在於突破現行USB BC(Battery Charging)1.2僅提供7.5瓦功率的限制，進一步提高充電功率至10～100瓦，以擴大支援筆電、平板電源供應及手機快充功能。

據悉，包括華碩、宏碁、惠普(HP)和聯想等大廠皆已展開USB-PD擴充基座研發計畫，並預定於2015年陸續導入量產，讓傳統僅支援AC-DC轉換的電源供應器，搖身一變成為可供電10～100瓦功率，並能串連外接硬碟、顯示器和各式影音裝置的擴充基座，延展超輕薄筆電及二合一平板的應用價值。

因應原始設備製造商(OEM)的布局動作，德州儀器(TI)、羅姆半導體(ROHM)及美商史恩希(SMSC)(已為微芯購併)等晶片業者亦馬不停蹄投入研發USB-PD方案。魏駿雄指出，目前羅姆半導體已發表一款USB-PD PHY控制器工程樣品，並搭配創惟的USB 3.0集線器晶片，以及USB 3.0轉串列式先進附加技術(SATA)、HDMI等橋接器晶片，打造完整的USB-PD擴充基座參考設計，可望於2015年下半年正式商用。

魏駿雄強調，USB-PD經由USB 3.0埠直接供電，未來將取代筆電和二合一平板的傳統充電接口，有助系統廠縮減印刷電路板(PCB)設計空間和AC-DC電源供應器體積，迎合輕薄可攜的設計需求。至於USB-PD擴充基座更將賦予筆電電源供應器全新功能，近期已成為筆電和行動裝置製造商、晶片商的布局焦點，連接器廠商也開始發展可支援20伏特(V)電壓、5安培(A)電流以上的線材和連接器機構件，搶搭USB-PD應用熱潮。

無獨有偶，睿思亦計畫在2015年發表新款USB 3.0擴充基座SoC，將整合USB 3.0主控端、集線器、USB轉HDMI，以及USB轉視訊圖形陣列(VGA)等影音傳輸介面橋接器，甚至將內建USB轉乙太網路(Ethernet)或無線區域網路(Wi-Fi)解決方案，並可望引進USB-PD功能，一次滿足擴充基座所有設計需求，進而減輕系統廠的設計負擔和物料成本。

另一方面，USB 3.1標準亦將採用Type-C連接器新規範，其尺寸略小於Micro-B，並增加兩路VBus接腳和兩路訊號輸入接腳，以支援高達10Gbit/s傳輸速率和USB-PD充電功能。魏駿雄認為，目前二合一平板裝置須在顯示器與鍵盤之間採用40支接腳的連接器，才能同步支援影像、資料傳輸和電源供應的設計模式，而Type-C問世後，將可改搭更小尺寸的連接器，大幅縮減印刷電路板預留給接口的空間。

除逐漸在筆電和平板市場嶄露鋒芒外，USB-PD未來亦可望進駐車載資通訊(Telematics)市場，滿足行動裝置使用者對高功率、快速充電的需求。魏駿雄透露，由於車載資通訊平台與手機、平板連結的應用需求湧現，再加上ARM架構SoC開始擴大USB 3.0原生支援，因而也驅動Pioneer和Belkin等車用娛樂系統供應商，加速從USB BC1.2跨足USB-PD設計，可望引爆下一波USB-PD商機。

晶片樣品Computex亮相　USB 3.1前哨戰開打

事實上，USB-IF計畫將USB-PD和Type-C連接器規範陸續列入USB 3.1標準的一環，並將於今年底公布完整版標準，幫助相關業者打造高速、多功能且支援微型接口的劃時代行動介面方案，通吃各種行動運算裝置應用商機。

現階段，祥碩、威鋒電子和睿思科技等主要介面晶片商，無不加足馬力研發新一代支援10Gbit/s傳輸速率、USB-PD電力傳輸和Type-C微型連接器的USB 3.1方案，並紛紛計畫在2014年台北國際電腦展(Computex)中發布新的Host晶片產品，提前引爆USB 3.1市場爭霸戰。

林勃宏表示，針對USB 3.1版本中的USB-PD和Type-C連接器兩大重要規範，USB-IF已規畫在今年中提出更完整的設計規範，進而達成在2014年底前底定USB 3.1標準的目標。隨著標準定義益趨完善，高速傳輸介面晶片商也紛紛加碼投資，近期相關的USB 3.1解決方案研發進展已突飛猛進，可望在今年6月的Computex大放異采。

林勃宏指出，睿思在2013年9月舉辦的英特爾開發者大會(IDF)中，即已搶先展出USB 3.1主控端晶片解決方案雛形，預計在今年的Computex將進一步發表採用55奈米製程的USB 3.1晶片工程樣品，並將在2014年底USB 3.1標準塵埃落定後，旋即投入量產。

不過，由於USB 3.1晶片須達到USB 3.0兩倍的傳輸速率，且須維持相當的晶片體積和耗電量水準，甚至實現更出色規格，勢將驅動晶片商投入更多資金與技術資源加快製程演進腳步；預估USB 3.1晶片可望從目前USB 3.0主流的0.13微米、0.11微米或90奈米製程，一舉跨入55奈米及其以下製程，以兼顧晶片效能、尺寸和功耗表現。

無獨有偶，祥碩和威鋒電子分別在母集團華碩、威盛電子的強力奧援下，亦可望在今年Computex揭櫫USB 3.1技術進展，並將陸續於2014下半年發表完整的Host晶片產品。此外，包括鈺創、賽普拉斯(Cypress)、瑞薩電子(Renesas Electronics)和微芯也正如火如荼研發相關解決方案，足見USB 3.1市場正急速升溫。

創惟也將採用55奈米先進製程，發展下世代USB 3.1集線器晶片。魏駿雄透露，該款晶片預定在2015下半年問世，協助系統廠擴充USB 3.1接口支援能力，並加速開發支援影音傳輸、外接硬碟和乙太網路連結的擴充基座。

顯而易見，高速傳輸介面晶片商已火力全開，搶占USB 3.1市場先機；下一階段，英特爾(Intel)和超微(AMD)也將加入發展行列，推出整合該規格的處理器，更進一步推升USB 3.1市場普及速度。

除了USB 3.0/3.1開始大舉搶進行動和消費性電子市場外，先一步在這兩大市場攻下灘頭堡的MHL和MyDP技術陣營，也已針對行動裝置支援4K×2K解析度、30Hz畫面更新率(FPS)顯示規格、影音/資料同步傳送，以及10瓦以上充電功率的設計需求，分別提出MHL 3.0和SlimPort-4K等新一代標準，積極鞏固市占率。

4K行動影音串流升溫　MHL 3.0發展聲勢飆漲

圖4　美商晶鐌行動裝置產品資深行銷總監郭大瑋強調，Type-C將能擴充USB連接器的頻寬及充電功率，打開全新的應用版圖。

晶鐌(Silicon Image)產品行銷總監郭大瑋(圖4)表示，MHL從2.0規格升級至3.0後，速度將高達6Gbit/s，可支援4K×2K影音、同步資料傳輸、觸控介面和高頻寬數位內容保護(HDCP)2.2等多元化功能，正快速擴張行動裝置及消費性電子應用版圖；特別是在行動介面市場，目前MHL技術市占率已高達85%，可望延伸此一優勢至下世代4K行動影音串流應用市場。

郭大瑋透露，MHL聯盟2013年底正式公布MHL 3.0版相容性測試(CTS)規範後，包括三星、索尼(Sony)、宏達電，以及中國大陸華為、中興等行動裝置大廠旋即開始送測相關產品，其中，索尼更搶先在今年MWC打響MHL 3.0手機第一炮，可望吸引其他手機業者加速跟進，並將於今年下半年到明年上半年大舉推出新一代MHL 3.0行動裝置，以支援4K行動影音串流應用。

除CTS測試規範底定，有助MHL 3.0商用進展外，高通、聯發科和英特爾等處理器業者大舉推出支援4K顯示和錄影功能的SoC，亦順勢帶動高頻寬的行動介面設計需求，因而為MHL 3.0發展注入另一劑強心針。

郭大瑋強調，隨著處理器擴大支援4K顯示，加上相關晶片商力推系統參考設計，MHL技術設計成本可望快速下滑，進而攻進中低價手機市場。現階段，晶鐌亦已攜手聯發科等主要SoC業者，打造完整的MHL 2.0/3.0軟硬體參考設計，期攀上另一個成長高峰。

郭大瑋認為，USB 3.0因偏重資料傳輸應用、功耗過高且要求特定連接器設計，目前在行動介面市場的滲透率表現不如預期，至於MyDP陣營目前則以Analogix單家推廣的SlimPort較具發展潛力，但也因技術掌握在單一公司手上而難以擴張規模。相較之下，MHL 3.0不僅對行動資料/影像傳輸，以及充電應用的支援能力完整，供應鏈也相對成熟，可望縮短系統廠導入新一代行動介面的開發時程及成本。

事實上，由於MHL在手機市場的滲透率不斷翻升，因此希望與手機連結使用的車載娛樂系統、數位電視聯網裝置(Dongle)等產品也開始掀起導入MHL的風潮。郭大瑋指出，三星已率先在4K電視中內建MHL 3.0，而機上盒開發商Roku則採用MHL 2.0開發電視聯網裝置；此外，現代汽車(Hyundai)、Pioneer等廠商，亦已推出支援MHL連結的車載娛樂系統，足見MHL應用生態系統正快速茁壯。

搶搭UHD影音熱潮　SlimPort-4K來勢洶洶

由於目前MyDP的市占率遠遠落後MHL，因此主要技術供應商--Analogix也借力DisplayPort在顯示器應用領域較高的滲透率，全力衝刺行動裝置與4K超高畫質顯示器的影音連結應用，同時也積極拉攏高通、瑞芯微等處理器業者，期在行動介面面臨4K技術支援轉捩點之際，於市場上扳回一城。

Analogix行銷副總裁Andre Bouwer表示，該公司已於今年全球行動通訊大會發布新一代傳輸速率高達8.1Gbit/s的SlimPort-4K收發器解決方案，可進一步打造行動裝置與4K顯示器之間的高速影音互連通道。尤其SlimPort-4K毋須技術授權費用，而搭載MHL功能的產品則須依照每埠出貨數量向該標準聯盟繳納授權金，對中低價行動裝置開發商而言，將更具吸引力。

基於此一優勢，Analogix也不斷加強與中國大陸處理器、手機廠商的合作，期快速拱大SlimPort-4K的應用市場。與此同時，SlimPort-4K已可達到約10瓦的充電功率，下一代解決方案將擴充功率規格，以符合高通Quick Charge 2.0快充技術要求；此外，VESA可望於今年中發布DisplayPort 1.3版標準，將解析度拓展至8K，屆時SlimPort亦將支援此一規格，搶先攻入8K影音串流應用領域。

顯而易見，行動裝置高速傳輸介面集高頻寬、影音/資料同步傳送、高功率充電等多功能應用於一身的設計已蔚成風潮，尤其在USB 3.0/3.1、MHL 3.0和SlimPort-4K晶片商相繼搶進4K影音/錄影資料傳輸等應用市場之下，行動介面可望加速改朝換代。