搶搭USB Type-C商機　矽智財/晶片商火力全開

值此Type-C市場起飛之時，半導體廠商已馬不停蹄推出相關解決方案。其中，上游矽智財(IP)大廠新思科技(Synopsys)和創意電子(GUC)，看好USB3.1介面未來發展趨勢，分別針對裝置端(Device)和主控端(Host)推出新產品。

創意電子於日前率先發表採用台積電(TSMC)16奈米(nm)FinFET+製程的低漏電流(Low Leakage)USB3.1實體層IP(PHY IP)。該產品可支援USB 2.0、USB3.1(Gen 1及Gen 2)通訊協定(Protocol)，並可用於Type-C接口，係針對資料傳輸及裝置充電功能所設計，並具備超低功耗特性，非常適合智慧型手機，筆記型電腦和平板電腦等應用。目前，該解決方案已獲得韓國電視廠商和機上盒(STB)廠商採用。

創意電子總裁賴俊豪表示，該公司USB3.1實體層IP加入16奈米產品組合後，可為特定應用積體電路(ASIC)及設計社群提供多樣化的高階技術選項，滿足整個價值鏈日後每項尖端設計的需求。此外，該實體層IP能與瑞薩電子(Renesas Electronics)的控制器互通，兩者的結合勢將成為最先進的USB3.1完整解決方案。

據悉，創意電子USB3.1實體層IP符合USB 3.1基本規格，資料傳輸率高達10Gbit/s，並支援偽隨機位元序列(PRBS)內建自我測試及多種回送模式，參考時脈頻率(Reference Clock Frequency)有20/25/40/50/100MHz可選。

圖1　創意電子(GUC)研發部資深副總裁梁景哲觀察，用戶端固態硬碟(SSD)、影像顯示及裝置端將成為USB3.1技術未來熱門應用。

創意電子研發部資深副總裁梁景哲(圖1)認為，USB3.1相較於3.0技術而言，在單位時間內傳輸或處理的位元數量更高，也就是位元率(Bit Rate)較高，因此可望搶先攻占用戶端固態硬碟(SSD)、影像顯示等大量資料儲存和輸出市場。舉例來說，在影像顯示上，因為目前高解析度多媒體介面(HDMI)尚未發布支援Type-C規範的標準，所以可能會需要USB3.1轉HDMI的晶片和轉換器(Adapter)。

梁景哲更進一步指出，USB3.1技術的另一大市場在於裝置端。日前已由蘋果(Apple)、Google引領風騷，搶先導入Type-C規範，若USB3.1晶片能搭上此一風潮，消費性電子產品在高畫質影音和照片內容的傳輸速度可望能有大幅提升。另外，工業用電腦、印表機及固態硬碟對於高速資料的儲存和傳輸也有迫切需求，對USB3.1而言亦是值得投資的利基市場。

USB3.1因高速傳輸關係容易導致訊號品質不佳，對此梁景哲表示，創意電子利用晶片級封裝(CSP)技術來確保訊號品質，並盡可能的延長訊號，杜絕衰竭現象。

不過，USB3.1 Gen2晶片市場還需一段時間才可能起飛，高速資料傳輸市場仍以USB3.1 Gen1晶片為主流。梁景哲透露，祥碩USB3.1 Gen2晶片才於2015年第一季送樣，整個市場還處於醞釀期，至少還要1年才會開始蓬勃發展。

除IP大廠開始搶攻外，另一方面，瑞薩電子、羅姆(ROHM)、譜瑞(Parade)、威鋒和萊迪思(Lattice)亦大舉進攻Type-C市場，其中最被看好的兩大應用市場莫過於充電和影像傳輸應用。但據觀察，現階段品牌廠對所謂的Type-C產品定義並不一致，再加上Type-C相容性測試規範(CTS)尚未出爐，因而為市場局勢增添一股詭譎氣氛。

Type-C測試規範未定　FPGA方案彈性應戰

有鑑於USB Type-C測試規範尚未拍板定案，相關規格仍有可能再度修正，晶片商遂提出基於現場可編程閘陣列(FPGA)的Type-C控制器方案，讓終端應用產品開發商能藉助FPGA高度靈活的設計彈性，降低設計風險與相容性疑慮，度過多變的Type-C市場局勢。

雖然Type-C1.1版規範才剛於今年4月發布，但相容性測試規範(CTS)尚未正式出爐，因而規格上仍有許多不確定性。萊迪思半導體新興方案總監Gordon Hands指出，FPGA的特點非常適用於Type-C這種剛起步的新興市場，因為新解決方案剛推出時必定會遇到規範不明確和市場需求多變的難題，這時候應用裝置開發商必須即時跟上市場變化的步調，才能在第一時間卡位商機。

Hands認為，FPGA-based的解決方案彈性高，因此可先用於第一代產品設計，協助產品調整到滿足市場需求的狀態；當整個市場開始穩定起飛後，第二代產品即可採用價格較低、架構相對較為固定的特定應用標準產品(ASSP)來取代。

Type-C不僅具備高頻寬資料傳輸的能力亦支援高效電力傳輸，可說是所有功能一手包辦，更重要的是其支援替代模式(Alternate Mode)，可切換不同訊號通道，大幅突顯其和行動高畫質連結(MHL)技術搭配的迷人之處。

Hands進一步提到，Type-C因挾帶強大的功能和眾多優勢，一出場便相當受到市場歡迎。從市場反應來看，目前最受歡迎的功能組合莫過於Type-C配上MHL，多應用於傳送大量多媒體影音資料的智慧型手機、平板裝置及筆記型電腦。

據了解，智慧型手機、平板裝置和筆記型電腦將是最先享受到Type-C益處的首波應用，也就是說，未來上述裝置會率先掀起新一波USB介面革命。Hands認為，因為Type-C規範對智慧型手機、平板裝置和筆記型電腦這類應用而言，具有快速充電、支援影音輸出的致命吸引力，接下來才會蔓延到顯示器(Monitor)和個人電腦應用。

Type-C搭PD最熱門　NB/二合一裝置成首波應用

USB Type-C搭PD技術將成晶片商奮力角逐的新戰場。看好USB PD強大的100瓦高輸出功率和充電速度特性，日系晶片大廠ROHM和瑞薩電子(Renesas Electronics)，以及台廠立錡和威鋒，已紛紛祭出USB PD相關解決方案，期望能搭上Type-C發展順風車；而在品牌大廠的導入下，筆記型電腦和二合一(2-in-1)裝置可望成為Type-C搭USB PD的首波強打應用。

圖2　ROHM台灣設計中心技術部副所長林志昇透露，英特爾下一代微處理器架構—Skylake將是引領筆電業者進入Type-C領域的最佳參考。

ROHM台灣設計中心技術部副所長林志昇(圖2)表示，目前USB線纜(Cable)最多只能支援7.5瓦的充電功率，對於智慧型手機已經夠用，但若要對平板裝置充電則較為勉強。因此，USB開發者論壇在2012年開始提出PD的構想，該規範最大特點就是提供高達100瓦的充電功率，能一網打盡平板裝置、一般筆電，甚至電競筆電等大型裝置。

林志昇進一步指出，USB PD技術不僅能提供裝置快速充電，更拓展USB線纜的供電裝置範疇，而Type-C接口設計一問世，無疑推翻過去USB A和USB Micro B帶來的使用經驗，可望成為Type-C線纜的首選搭檔技術。他預期，2015年下半年開始，Type-C搭USB PD的設計將會率先在筆電、二合一裝置及周邊產品發酵；此外，還有支援PD規範的電源轉換器、擴充基座(Docking Station)也會陸續面市。這些也都是ROHM解決方案的首波主打市場。

據悉，ROHM針對Type-C PD的應用，主要提供充電晶片(Charger IC)、電源管理(PMIC)、升降壓IC及離散元件(Discrete IC)等解決方案，並已與創惟合作推出USD PD參考設計。

另外值得注意的是，身為USB-IF重量級會員的晶片大廠英特爾(Intel)也將於新一代微處理器平台Skylake參考設計中支援Type-C規格，勢必對該技術在筆電及二合一裝置市場的發展有推波助瀾的效果。

林志昇觀察，促進Type-C大量普及的市場關鍵因素包括個人電腦(PC)市場的推廣、電源供應環境基礎建設的完備，以及產業廢棄物削減等三項。初期，Type-C將以家庭或個人電腦為發展中心，提供與周邊連接裝置互相傳輸數據和影音，以及供電的支援；若將來在其他的應用領域，如建築物的電源插座、汽車或飛機等交通工具的USB槽也大量導入Type-C，將有希望讓連接器規格逐漸趨於統一。

提升USB Type-c使用體驗　E-Marker晶片需求湧現

USB Type-C晶片市場再添新商機。為提高產品品質、確保使用者體驗，USB纜線製造商正大舉在Type-C傳輸線中導入電子標記(E-Marker)晶片，帶動相關解決方案需求迅速增溫，成為晶片設計業者搶搭USB Type-C順風車的另一產品研發焦點。

圖3 威鋒電子產品經理Terrance Shih(左)表示，USB Type-C在品牌大廠的帶頭作用下，已成裝置市場新焦點。威鋒電子產品中心副總經理許錦松(右)指出，在Type-C線纜中導入E-Marker晶片可確保線纜的使用品質。

威鋒電子產品經理Terrance Shih(圖3左)表示，在蘋果、Google領頭採用下，Type-C已成為今年市場上一大熱門話題，許多筆記型電腦、擴充基座(Docking Station)、智慧型手機和平板電腦等製造商已積極尋求相關解決方案，期在新一代產品中引進此一新技術。

然而，由於Type-C可支援的功能眾多，而各家終端產品製造商所導入的功能也不盡相同，因此很容易造成使用者體驗不佳的問題。

Shih進一步解釋，Type-C同時可做的事太多，系統的設置(Configuration)情形如支援電流、傳輸速率等，有很多不同的組合。舉例來說，假設某主控端與裝置端系統是採用Type-C搭配PD的設計，且皆支援5安培(A)電流，若使用者拿僅支援3安培電流的Type-C線纜來串接兩部系統，就很可能造成線纜燒毀。

也因此，威鋒研發出E-Marker晶片，其主要係用於Type-C線纜中，讓線纜製造商在產品出廠時，可將線纜的規格資料和特性，例如支援的傳輸率、電力大小，甚至使用狀況判斷和應變機制，統統燒錄在E-Marker晶片中，以便在使用者串接發生問題時，能即時判斷並顯示警示訊息，或自動調整設置將狀況排除，進而確保產品品質及安全。

威鋒電子產品中心副總經理許錦松(圖3右)指出，對線纜製造商來說，若線纜要支援完整Type-C功能，多半都會導入E-Marker晶片，因為其所增加的成本微乎其微，然而一旦線材因使用上的問題而遭客戶抱怨或退貨，後續所須付出的維修成本，甚至賠償金額，恐將遠高過於此。

據了解，威鋒推出適用Type-C傳輸線的VL150 E-Marker解決方案，係採特定應用積體電路(ASIC)方式設計，不僅價格極具競爭力，也具有強大性能。目前該方案已開始量產出貨。

VL150 E-Marker晶片為高整合設計，採用DFN10 3毫米×3毫米封裝，接腳間距為0.5毫米，不僅容易生產且良率高，同時總體實作成本也顯著降低。該晶片同時具備強大且彈性編程的選配功能，可讓其輕鬆導入生產流程。

Shih透露，早在投入Type-C研發之初，威鋒就已同步著手開發E-Marker晶片。因為，帶有E-Marker的線纜在傳輸過程中，可傳遞大量屬性資料並支援規格內的最大電流以及訊號頻率，如同人的大腦一樣可以明確地告知系統，該如何處理即將通過的電流，同時達到傳輸與保護之功用。

許錦松認為，E-Marker能夠讓搭載Type-C的手機、平板電腦、電視及各式電子周邊產品通通可以連接在一起，把Type-C的傳輸效能發揮到極致，成為真正通用的連接器。

Type-C點燃晶片設計新商機

回顧以往USB介面規格的演進，多半只是帶動主控端晶片與集線器控制晶片等需求，然而，新一代Type-C支援多功能的特性，不僅實作時所需的晶片種類更多樣，且由於其可應用的範疇較過去更廣，因而引爆的晶片應用商機也更加可觀，已引發半導體廠高度關注，未來市場戰火勢將愈演愈烈。