擴大USB Type-C應用　晶片商競推多功能整合方案

Type-C商機戰火擴大延燒，相較於去年晶片商推動Type-C，依舊處於初期的市場教育階段，今年Type-C市場接受度逐漸攀升，將Type-C介面導入新產品設計藍圖的製造商逐日遞增。

恩智浦(NXP)高速傳輸介面產品行銷總監吳韶阡表示，傳輸介面產業與晶片商息息相關，當系統區分尚未塵埃落定之前，依舊處於一個演化過程，因此現階段所出現的元件解決方案，大多偏向於離散(Discrete)元件為主。

吳韶阡進一步指出，Type-C連接器具備多功能的傳輸效能，其根據不同裝置，會延伸不同的系統區分，配套的週邊晶片也會隨之而改；舉例來說，若僅支援USB傳輸，須搭配一顆CC邏輯(Logic)晶片，而搭配USB傳輸與影音傳輸的方案，必須夾帶一顆主動/被動的開關(Switch)晶片，此外，若要求同時支援超過基本5V供電、影音傳輸和USB，除了增加上述提到的晶片外，更須加碼導入電力傳輸(Power Delivery, PD)通訊所需的PD控制器(PD Controller)和供電設計。

綜合上述所言，實現Type-C多功能應用須具備多種不同的晶片來支持，如Switch、CC Logic、PD Controller，甚至是Vbus上面保護過電流與過電壓的低功率開關晶片。

Type-C二合一/三合一晶片設計勢起

有鑑於此，晶片商紛紛竭盡全力企圖簡化設計、降低系統成本。從目前各家業者推出的終端產品看來，降低開發商的製造成本是該介面能否迅速普及的關鍵。為此，各大晶片商紛紛布局Type-C二合一與三合一晶片，盼藉由提高整合度來降低成本。

圖1 左起為貿聯資深行銷經理呂康威、貿聯研發協理徐明佐。

貿聯資深行銷經理呂康威(圖1)表示，Type-C挾著可傳輸影音、數據資料和大功率供電三種應用優勢席捲市場，但普及率若要達到與Type-A一樣的水準，預估尚需2∼3年時間醞釀。由目前已出貨的Type-C連結裝置(Dongle)或相關的週邊產品看來，Type-C產品的成本是否能繼續下降，顯然是一大考量因素。

貿聯研發協理徐明佐補充，現階段Type-C大多還是以獨立晶片PD控制器進行通訊協定溝通。不過，除了PD控制器外，應用開發商還須要其他晶片協助，方能實現Type-C介面。Type-C晶片的價格較現有的傳輸介面昂貴，為促使成本下降，晶片商開發整合型的Type-C晶片將會成為一大趨勢。

徐明佐指出，2016年Type-C二合一晶片已陸續面市，包含整合高速USB多工器(MUX)晶片、USB告示板(Billboard)，以及供電功能的晶片紛紛出籠。

值得注意的是，Type-C晶片的相容性問題也對許多廠商造成困擾。徐明佐透露，許多終端產品製造商都發現，自家的產品有時無法與其他廠商的產品互通，形成產品普及的一大挑戰。晶片商為了有效提升產品競爭力與市占率，除了推出二合一晶片外，更加緊腳步開發三合一晶片。三合一晶片不僅可簡化終端產品製造商研發新品的難度，縮短產品上市時程，對於加速USB Type-C市場普及率也具推波助瀾的效果。

徐明佐預估，Type-C的三合一晶片有望在2017年初開始送樣，並在2017年底導入量產。 呂康威表示，晶片之間不相容的狀況，有可能是硬體所致，但主要應為韌體因素所造成。因此，解決晶片不相容的首要條件，是釐清不相容的原因出於Type-C韌體、終端製造商的韌體，抑或是晶片本身韌體的因素，接著進一步在韌體上做調整，以解決產品不相容的問題。

Type-C晶片效能再躍升　譜瑞大秀多功能整合晶片

另一方面，Type-C應用情境多元，可支援數據傳輸、影音傳輸與電力傳輸等功能，然這些功能無形中墊高USB Type-C設計難度。看準USB Type-C商機前景誘人，瑞譜科技(Parade)祭出具備多功能開關(Switch)整合晶片，為USB Type-C市場發展挹注強勁推力。

圖2 譜瑞科技資深行銷總監阮建華表示，一台電腦支援多個Type-C連接埠的趨勢成風，將帶動整合型Switch需求上揚。

譜瑞科技資深行銷總監阮建華(圖2)表示，2015年蘋果(Apple)的MacBook只導入一個Type-C接口，而今年已有越來越多Type-C連接埠出現於系統中的趨勢。他推測，在今年第二季時，會陸續出現支援2至4個的Type-C連接埠。

阮建華進一步指出，隨著電腦連接口的數量的增加，代表著每一個連接埠皆須具備一個PD控制器與USB Switch晶片，以協助傳遞數據資料；然而，晶片數量的增加，將使原始設備製造商(OEM)負擔更高成本。有鑑於此，該公司順勢推出PS 8750與PS 8751兩款整合型主動開關晶片，不僅可簡化設計、降低成本，同時也可縮小系統尺寸。

PS 8750與PS 8751兩款開關晶片整合了高速訊號Redriver線路、USB Power Delivery Controller和傳輸埠控制器(Port Controller)，並支援USB Type-C電源傳輸等功能，為多功能整合晶片。此外，該晶片符合USB 3.1 Gen 1規範，傳輸速率可達5Gbit/s，同時支援DisplayPort替代模式(Alt Mode)，傳輸速率高達5.4Gbit/s。

阮建華分析，PS 8750為高階產品應用的主動式開關晶片，內建的PD Controller晶片完全符合USB電源傳輸規範(Power Dilivery Specification)，且在實際應用時，OEM無須外掛單獨的USB電源傳輸控制晶片。通常一台電腦僅須使用PS 8750，即可解決USB數據傳輸、影音傳輸與電力傳輸的問題。

另一方面，PS 8751則是鎖定中低階產品線的晶片，內建TCPC(Type-C Port Controller)功能晶片，外加一顆PD Controller晶片，使用上是利用嵌入式控制器(Embedded Controller)來控制個別連接埠的PS 8751晶片；此種做法更能壓低OEM的開發成本。

阮建華透露，PS 8750/PS 8751開始進入導入設計(Design In)階段，且已有科技大廠英特爾(Intel)與Google採用在其產品中。

2016 Computex展雄風　威鋒音訊晶片震撼登場

除了USB Type-C整合型晶片需求旺盛外，USB Type-C支援音訊耳機無疑開啟另一波殺手級應用。乘著樂視日前在超級手機2系列機種率先以USB Type-C連接孔作為耳機輸出的風潮，威鋒電子趁勢推出USB Type-C音訊晶片，有望於今年台北國際電腦展(Computex)一展身手，大啖USB Type-C市場商機。

圖3 威鋒電子產品中心副總經理許錦松表示，USB Type-C連接器支援耳機音訊已成趨勢，看準此商機，未來該公司將陸續研發支援USB Type-C耳機的完整解決方案。

威鋒電子產品中心副總經理許錦松(圖3)表示，該公司一直認為3.5mm耳機孔被USB Type-C連接孔取代是未來趨勢，因此早於兩年前就已開始默默耕耘，投入USB Type-C耳機的領域；隨著近期樂視、HTC陸續推出支援USB Type-C耳機的轉接孔，也大量吸引USB Type-C週邊廠商與耳機製造商跨足音訊領域，對於USB Type-C音訊晶片的詢問度日益攀升。

許錦松進一步指出，USB Type-C連接耳機取代傳統3.5mm耳機孔不單單是讓手機能使用更薄的設計，此做法還能推動數位音訊在行動裝置上的使用。有別於傳統3.5mm耳機孔利用類比音訊輸出訊號的方式，新型的USB Type-C連接耳機以主動式抗噪的方式傳遞數位音訊，以輸出90dB的訊號為例，其音訊傳達至耳機可維持高達89dB訊號的完整度；相較之下，傳統3.5mm耳機所使用的類比訊號在輸出90dB訊號的情境下，只能接收到40dB的訊號，其訊號雜訊比(SNR)不好，接收到的音質也明顯受到影響。

相較之下，使用USB Type-C轉換器(Adapter)連接傳統的3.5mm耳機，其抗噪程度優於使用傳統的3.5mm耳機孔，在相同輸出90dB訊號的條件下，可接收到60dB的訊號。

值得一提的是，許錦松強調，今年該公司在Computex所推出的產品概念不僅止於音訊傳遞，更考慮到充電能力的問題，以提供給客戶更完整的解決方案。他表示，該公司的客戶會分成兩種類型，其一為單純支援USB Type-C音訊的客戶，其二是要求同時支援充電與聽音樂的整合性解決方案，在音樂部分，可使用3.5mm耳機接孔或全新Type-C耳機接孔傳遞聲音。

不僅如此，許錦松更透露，該公司到目前為止合作的手機廠已陸續研發支援USB Type-C音訊的特定功能，可利用手機中USB Type-C連接器和耳機配件執行協定的交握(Handshake)訊號流程，延伸出更多樣化的特殊應用方式吸引消費者目光。

另一方面，隨著Type-C產業方興日盛，運用的領域數不勝數，其相容性檢測需求更勝以往；然而，Type-C量測的一大問題就是USB-IF協會尚未公開發表相容性測試規格(CTS)和IOP(Interoperability)相容性測試的標準，這對Type-C量測產品的發展產生了不小的阻礙。

圖4 宜特科技(iST)訊號測試事業處協理余天華認為，在CTS與IOP尚未正式發布之前，開發商可與檢驗實驗室合作，進行客製化相容性測試。

宜特科技(iST)訊號測試事業處協理余天華(圖4)分析，由於USB Type-C涵蓋範圍廣，測試方法、應用、訊號衰減等問題難度倍增；不僅如此，每個支援USB廠商對於訊號處理方式意見分歧，在尚未統合這些意見之前，無法正式公告CTS。

整體而言，目前廠商皆依循USB-IF協會所制定PD 2.0，不過，該協定最新公告的IOP只有到V0.7，與正式的V1.0版本尚有一段差距，因此，這些規範的發展仍處於草案階段。余天華透露，CTS與IOP測試，為檢測各家產品相容性問題的兩大測試項目。CTS為協會定義來用儀器一步一步執行測試，以提供標準測試數據；而IOP則是依照協會認定的代表性產品，進行插拔測試，檢驗產品之間互連的能力。

時至今日，在測試標準尚未底定的情況下，余天華表示，目前Type-C相關開發商，仍須執行協會公告的測試內容，並且可與實驗室接洽，發掘更多項可供測試的IOP產品，執行客製化相容性測試，以解決現階段的相容性問題。

余天華進一步解釋，所謂的客製化相容性測試，意指每個實驗室針對市場需求，開發的客製化相容性測試，其中牽涉到實驗室蒐集的資訊、或實驗室執行前測時，取得到的認證產品資料，甚至另外找尋市面上流行的產品，為客戶檢驗基礎相容性測試，並提供一份檢驗報告書，作為開發商的參考數據。

圖5 是德應用工程部專案經理林昭彥表示，治具是量測USB訊號的關鍵要素，尤其是在USB Type-C具備多種輸出/輸入接腳的情況下，治具扮演的角色更顯重要。

另一方面，是德(Keysight)應用工程部專案經理林昭彥(圖5)談到，投入USB Type-C產品開發的廠商與日俱增，然目前USB協會目前僅推出線纜驗證治具(Fixture)，造成USB Type-C晶片在除錯測試時遇到許多挑戰；為解決開發商測試的燃眉之急，多數儀器商會依據USB-IF協會訂定的測項，自行研發驗證治具。

多功能治具加持　Type-C量測難題有解

舉例來說，是德即在日前推出可支援USB 3.1、Thunderbolt、DisplayPort 1.3和MHL等訊號驗證與除錯的多功能治具，協助開發商度過官方晶片測試治具發布前的空窗期。

林昭彥分析，儀器商在協助晶片商測試Type-C Power Delivery時，最大的問題在於治具。不同於以往傳統USB Type-A接口只有一對輸出、一對輸入的接腳(Pin)，USB Type-C接口具備六對接腳，分別以高速、中速與低速傳送資料，其複雜程度高出傳統USB Type-A接口許多。因此，利用治具將正確的訊號引導至測試儀器，就成了USB Type-C量測時的關鍵。

USB Type-C的晶片測試和纜線測試對治具要求等級不同，測試USB Type-C纜線要求較低，因此USB協會已有USB Type-C纜線專用的治具；但在晶片端，因為治具的品質標準要求較高，目前尚未有明確規範。

林昭彥指出，在USB協會尚未推出官方的測試治具之前，現階段USB Type-C量測的做法有兩種，一種是利用原本的USB Type-A治具搭配轉接頭，將USB Type-C接口的訊號傳輸到測試儀上，另一種方式是使用非官方的USB Type-C治具作為量測工具，也就是該公司於2015年底推出的高速測試治具N7015A和低速測試治具N7016A。

林昭彥透露，透過轉接頭將USB Type-C訊號傳到測試儀量測有一定的風險，因為轉接頭的品質不一，測得結果有時會產生分歧。利用N7015A與N7016A來量測USB Type-C訊號，測量結果較為統一與準確。

整體而言，是德所推出的N7015A和N7016A只是USB協會尚未推出官方治具前的替代方案，未來客戶的產品若要通過官方的USB Type-C認證標準，還是要使用官方提供的治具。

但林昭彥也指出，USB協會推出的官方治具只會支援USB量測，若要量測其他標準，仍需使用相對應的測試治具。因此，該公司搶先推出的治具還可支援USB Type-C以外的其他標準，如Thunderbolt、DisplayPort和MHL等，並有機會獲得其他標準協會承認為官方治具。