挑戰Thunderbolt地位　USB傳輸速率邁向10Gbit/s

高速傳輸介面市場爭霸戰開打。通用序列匯流排應用者論壇(USB-IF)已正式宣布新一代USB 3.0傳輸速率將從過去5Gbit/s提升至10Gbit/s，並同時提供最大一百瓦(W)電力輸出，讓此一技術未來的應用想像空間大增，並對原本傳輸速率較高的Thunderbolt市場地位造成極大威脅；而各家控制晶片業者、周邊晶片供應商與量測儀器商也已開始積極關注此兩種技術的發展，希冀搶占高速傳輸介面市場先機。

目前USB的應用已經相當廣泛，無論是在個人電腦(PC)或是汽車、智慧手機或平板電腦等設備，皆可輕易看到USB傳輸埠的身影，而隨著USB 3.0新規格即將問世，更高的傳輸速率與快速充電功能可望助長此一技術應用市場持續擴張，且勢必會對同樣具備高速傳輸速率的Thunderbolt造成衝擊。

爭搶市場主流規格　高速傳輸介面各據山頭

創惟資深技術行銷經理魏駿雄表示，Thunderbolt至今仍無法大量普及的關鍵因素，仍在於從主控晶片、傳輸線與周邊晶片皆價格過高，導致搭載Thunderbolt的個人電腦出貨量難以與支援USB的個人電腦相比擬，進而使市場對於此一技術的導入始終興趣不高；反觀USB利用既有的龐大市占率，加上隨手可得且使用習慣等助力，對使用者而言較容易接受。

魏駿雄進一步指出，尤其是現今個人電腦市場持續衰退，Thunderbolt光電轉換器成本勢必須再降價，且須克服不耐曲折以及光纖線材過於昂貴等問題，並擴張其應用市場，才能與USB勢力抗衡。

然而，由英特爾(Intel)與蘋果(Apple)所主導的Thunderbolt技術並未因此打退堂鼓。為解決建置成本過高問題，英特爾亦已開始推廣銅線版Thunderbolt，並且宣布將以矽奈米光電(Silicon Nanophotonics)技術打造新世代Thunderbolt，傳輸速率可由目前10Gbit/s調高至50Gbit/s，此項技術透過結合矽元件與光纖網路，可使數據以50Gbit/s的速度傳送至100公尺以上的距離，使用者下載一部高畫質電影僅需1秒，遂可望吸引更多電腦品牌廠商導入。

儘管目前單就市場發展與供應鏈發展狀況而言，尚難以斷言何種技術將成為未來高速傳輸介面市場主流，但可預見的是新一代傳輸介面標準都已不斷提升傳輸速率(表1)，以滿足現今高畫質影音傳輸的需求。

隨著影像品質已開始從1,080p邁向4K×2K(3,840×2,160)，使用者對於超高解析度(UHD)影像傳輸的需求已逐漸浮現，促使新一代USB 3.0朝向10Gbit/s傳輸速率大步邁進，而各家晶片供應商也都已摩拳擦掌，準備迎接高速傳輸介面所帶來的龐大市場商機。

瞄準UHD/監控市場商機　USB 3.0新規格來勢洶洶

圖1　安捷倫北亞區數位測試事業電子量測事業群資深專案經理羅仕林指出，新一代USB 3.0可望進軍UHD應用市場。

安捷倫(Agilent)北亞區數位測試事業電子量測事業群資深專案經理羅仕林(圖1)表示，由於目前USB 3.0的傳輸速率為5Gbit/s，其頻寬僅能傳送未壓縮每秒六十格的1,080p影片，對於現今UHD而言，頻寬顯然不足夠，因此未來新一代USB 3.0問世後，使用者將可直接使用支援此一技術的儲存裝置播放4K×2K影像品質的電影。

羅仕林進一步指出，從目前USB-IF所規畫的時程表觀察，新一代USB 3.0最快2013年底時才能制定完成，而晶片方案的樣品最快也是在年底出爐，但若要達到量產、完整測試與認證階段，則至少要到2015年才有機會，屆時UHD面板價格亦可望下降，兩者在高畫質影音應用市場上將可相輔相成。

另一方面，現今USB 3.0亦已開始聚焦視訊領域，而最顯著的應用就是高解析網路攝影機(IP Camera)，包括零售、工業、自動化設備及醫學成像等應用市場所使用的攝影機，均已從USB 2.0介面升級至USB 3.0標準，藉以發揮傳輸速度提升的優勢，而未來新版USB 3.0更可望再次提升網路攝影機效能，提供使用者更快速、更清晰的監視畫面。

圖2　賽普拉斯資料通訊部門資深行銷總監Mark Fu表示，未來使用者對於高速資料傳輸的需求將有增無減。

賽普拉斯(Cypress)資料通訊部門資深行銷總監Mark Fu(圖2)表示，高畫質影像風潮已開始吹向安全監控市場，激勵高速傳輸介面需求逐漸加溫，而USB 3.0傳輸速率升級至10Gbit/s將能滿足用戶需求，且因可向下兼容USB 1.0、2.0版本，因此市場接受度可望快速增長。

事實上，包含晶睿、安迅士(Axis)等網路攝影機業者皆已開始研發UHD畫質的產品，並積極鎖定機場、軍事與高速鐵路等市場；USB傳輸介面的高度普及化，將有利於新版本進軍安全監控市場，進而為晶片業者帶來更多市場商機。

Fu進一步指出，儘管10Gbit/s提供非常高的頻寬，對於大多數用途而言可能超乎需求，但隨著高畫質照片、影音愈來愈多，使用者在進行資料傳輸應用時，對於頻寬的需求必定會越來越高，賽普拉斯將針對這些領域規畫持續研發新一代產品。

據了解，賽普拉斯至今已售出近十二億顆USB控制晶片，產品線涵蓋USB低速、高速以及超高速等領域。該公司透過其獨特的可編程特性，可讓用戶輕鬆將USB連結功能加入至任何系統，運用在各式各樣的系統架構以及軟體環境。

相較於Thunderbolt現今大多應用於個人電腦，USB應用市場顯然較為多元。羅仕林認為，儘管傳統個人電腦市場逐年衰退確實也影響USB晶片出貨量，但USB仍然在其他應用市場快速發展中，而新規格的助陣將有利於此一傳輸介面於高畫質影音應用市場發展。

另一方面，眾多USB 3.0主控晶片業者為布局新一代USB 3.0市場商機，除持續緊跟USB-IF最新標準規範外，亦開始與儀器商針對實體層(PHY)的資料速率、訊號品質、匯流排功率、電源管理與連結控制等測試項目進行技術交流。

10Gbit/s標準年底出爐　儀器商卡位測試市場商機

圖3　安捷倫電子量測事業群行銷處資深行銷專案經理吳哲樂指出，2013下半年新一代USB測試將快速攀升。

安捷倫電子量測事業群行銷處資深行銷專案經理吳哲樂(圖3)表示，由於新一代USB 3.0所需的頻寬較高，因此也帶來更嚴峻的測試挑戰。例如，頻寬增加將導致訊號衰減問題更為嚴重，且傳輸線規格也勢必要重新設計，現有的USB 3.0測試參數將無法適用。

吳哲樂進一步指出，雖然新一代USB 3.0規格尚未底定，但從過往傳輸介面所需的測試項目判斷，新版本標準大致上不脫離實體層相容性以及訊號完整性這兩個領域，且必須使用頻寬較高的高階示波器才能進行完整的訊號測試。

由於新一代USB 3.0標準可望在2013年底前制定完成，因此相關測試需求亦可望在下半年開始發酵。

目前市場上有能力提供新一代USB 3.0高頻寬訊號測的儀器商主要為安捷倫與太克(Tektronix)，兩間儀器商都已針對此一新標準積極布局市場，並且已與USB-IF、晶片業者保持密切合作關係，待標準規範出爐後，即可透過軟體升級的方式第一時間滿足客戶量測需求。

除傳輸訊號品質測試外，新一代USB 3.0將提供最大100W電力輸出，亦激勵電源測試需求高漲。

圖4　安捷倫電子量測事業群應用工程部專案經理林昭彥表示，新一代USB 3.0將激勵電源測試需求增長。

安捷倫電子量測事業群應用工程部專案經理林昭彥(圖4)分析，目前的USB 3.0供電為4.5W，Thunderbolt為10W；反觀，新一代USB 3.0則是10?100W，其中包括5V/2安培(A)、12V/1.5A、12V/3A、20V/3A、20V/5A這五種規格。特別是後面三種由於瓦數較高，因此在產品測試與設計上，須更加注意電源與傳輸訊號的關聯性，避免危害使用者生命安全。

林昭彥表示，安捷倫是市場上少數同時擁有電源測試儀器與高速傳輸介面儀器的業者，透過該公司新一代測試方案，設計工程師即可針對電源輸出與訊號傳輸的關聯性進行偵錯，進而加速產品問世時程。

另一方面，由於新一代USB 3.0傳輸速率翻倍，使其工作頻率接近2.5GHz，與無線區域網路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)等射頻(RF)工作頻率相近，因此亦將增加電磁干擾(EMI)測試挑戰。

圖5　羅德史瓦茲數位電子量測部專案經理葉品顯指出，新一代USB 3.0工作頻率與RF技術相近，電磁干擾也較為嚴重。

羅德史瓦茲(R&S)數位電子量測部專案經理葉品顯(圖5)表示，隨著外接硬碟、筆記型電腦愈來愈趨向精巧型設計，無線通訊晶片與高速傳輸介面控制晶片在印刷電路板(PCB)上的擺放位置也愈來愈接近，進而使電磁干擾問題日趨嚴重。

葉品顯進一步指出，尤其是新一代USB 3.0因具備10Gbit/s傳輸速率，使其工作頻率與其他RF技術過於相近，容易導致互相干擾，導致使用者很可能在進行USB插拔時，網路瞬間斷線，或者是開啟Wi-Fi或藍牙時，USB資料傳輸出現中斷等問題。

為因應此一技術挑戰，羅德史瓦茲已推出整合示波器與EMI量測的綜合測試儀，可提供測試工程師精準可靠的測試方案，加速產品面市時程。

葉品顯補充，透過此一高整合度綜合測試儀，使用者將可有效率進行系統偵錯，並快速找到EMI問題，進而節省不斷送實驗室中心反覆認證的昂貴費用。

綜上所述，在10Gbit/s傳輸速率新規加持下，新一代USB 3.0應用市場可望持續擴大，並進一步挑戰Thunderbolt市場地位；相關晶片業者與儀器商為提前卡位未來市場商機，都已開始展開技術合作，待下半年新規格標準正式底定後，高速傳輸介面市場競爭勢必將更為激烈。