Thunderbolt Light Peak 傳輸介面 Sony 英特爾 光纖 晶片 蘋果

光纖纜線助陣 Thunderbolt傳輸效能躍進

2013-05-27
光纖通訊何時可以大量應用於消費性電子產品,進而獲得消費者青睞,已是現今傳輸介面業界關注的焦點。
圖1 光接頭與電接頭結合
在2011年第二季時,索尼(Sony)推出了採用Light Peak的筆電Sony VAIO Z系列,將Light Peak光模組置於筆電及底部基座(Docking)內,並精心設計了一可供光傳輸的端子,讓高速光訊號可以順暢的流動於筆電及基座之間,而這光接頭也巧妙的設計跟電的接頭結合在一起(圖1),使消費者感覺不到光接頭的存在,邁出高速傳輸介面光纖化的第一步。

然而,新款筆電雖有高速傳輸的便利,但高達3,000美元以上的價位依然無法吸引消費者使用,且將光模組置於筆電內,並讓消費者直接處理光接頭的插拔(一般傳統光接頭的插拔,是須受過訓練的技術人員處理),此舉讓筆電業者十分擔心後續的維修問題,顯然傳輸介面光纖化早期的努力並未贏得筆電業者的支持及消費者的青睞。

Light Peak插拔不便 Thunderbolt取而代之

事實上,在2010年底至2011年初,蘋果(Apple)已在各主要國家及地區提出Thunderbolt商標註冊。蘋果雖早於英特爾(Intel)提出Thunderbolt商標專利,不過在雙方合作後,現今已經轉移到英特爾,英特爾也取得Thunderbolt介面相關的商標專利,所以Thunderbolt不會成為蘋果獨家的品牌,透過Thunderbolt技術,產業界似乎已透露出了放棄Light Peak的訊息,藉此避免讓消費者直接來處理光接頭插拔的問題。

圖2 兩端的光接頭
Thunderbolt接口支援10G以上的傳輸,而筆電內部到接口間的傳輸又回復到了業者最為熟悉的電傳輸,而不是讓設備商感到較難駕馭的光傳輸,蘋果也將Thunderbolt接口做為其筆電及桌電的標準配備,而英特爾提出的Ultrabook主打重點之一也是Thunderbolt高速傳輸能力;對消費者而言,纜線端的插拔又回到單純的接口插拔,若要支援光傳輸,則將光模組置放於纜線的兩端(圖2)即可,不必再置於筆電內。

與此同時,銅纜線的便利性還是讓它回到這10G以上的傳輸介面戰場,但是銅在高速傳輸仍有所限制;即便有許多技術的開發及協助處理高速訊號的IC助陣,銅纜線的長度仍是被限制在3公尺或者是2公尺內,即便是銅線,在量產製作Thunderbolt纜線上仍是相當不容易,且存在著相當多的挑戰,因此成本與價格仍有待下降。

蘋果在2011年6月推出定價為49美元的銅線Thunderbolt纜線,這一條2公尺長的Thunderbolt主動式纜線價格對消費者而言並不便宜,但對懂得製造這條線的人而言,皆認為蘋果定此一價格並未賺錢。果不其然,隨後在2012年初推出的其他廠牌的Thunderbolt主動式纜線零售價皆比蘋果貴,這對蘋果產品來說是很異常的情況,但也可看出蘋果與英特爾在對推動高速傳輸在消費性產品應用的決心。

2013年初,蘋果2公尺長的Thunderbolt 主動式纜線從49美元調降到39美元,且推出了0.5公尺長規格,售價為29美元。經過1年半的努力,產品價格仍然不便宜,顯然這條銅製Thunderbolt主動式纜線仍不容易製作,而且超過3公尺以上距離的應用也是銅製纜線所無法應付的,而要光纖才能支援10G及3公尺以上的距離。

在光纖版部分,Light Peak被Thunderbolt取代(圖3)後,光纖通訊並未沉寂下來,隨著高畫質影音內容的興起,消費者對頻寬需求日益高漲,推升光纖通訊市場不斷成長,促使長距離的傳輸如被動光纖網路(Passive Optical Network, PON)在光纖到府(Fiber To The Home, FTTH)的應用、短距離傳輸的資料中心應用從10G一路攀升至到100G,不過光纖通訊要普及仍有一段路要走。

圖3 Light Peak與Thunderbolt演進示意圖

克服傳輸距離問題 Thunderbolt邁向光纖化

Thunderbolt纜線要應付3公尺以上的傳輸,光纖仍是不二之選。在銅版Thunderbolt纜線推出將近1年後,Sumitomo率先於2012年4月發表了光纖版Thunderbolt主動式光纖纜線,且終於在2013年元月開始於Amazon Japan販售,長度從10公尺起跳。

然而,很可惜的是纜線價格仍是居高不下,其10公尺長的零售價格高達73,500日圓,足以買一台高檔智慧型手機,此一價格一點都不親民,進而影響此一技術市場競爭力,且離一般消費者能夠接受的價位仍相當遙遠。

在此之後,TDK、康寧(Corning)也相繼推出光纖樣品,顯然光纖通訊業者仍然不遺餘力推動光纖在消費者端的應用。但何時達到一個價格甜蜜點,讓大眾能享受高速傳輸的便利,而不用擔心花費過於昂貴,將是讓消費者擁抱此一技術的關鍵。

原先Light Peak的設計,將光模組置於主控端或裝置(Host Device)內,而用特別設計的光接頭來連接Host跟裝置是一較低成本的設計,可是將光模組置於主控端或裝置內,增加了其製造成本,並不是每個使用者都會用到,且相關業者對駕馭光模組的信心度不足。

因此只好退而求其次將光模組移到纜線兩端,做成光纖版。但此一轉變不只增加技術難度,也墊高整體成本,對於市場推廣產生阻礙。

另一方面,從Thunderbolt的Mini DisplayPort(MDP)接口就知它比常用的通用序列匯流排(USB)小很多,接口後端能夠運用的面積自然有限,要在這樣小的地方塞進光模組及其他處理高速訊號的元件,還要考慮到散熱問題,實在不是一件太容易的事。

事實上,光纖通訊技術其實從來不曾簡單過,要把在主控端與裝置帶有大量資料的訊息由電激發成高速鐳射光訊號,並耦合到比頭髮還細的光纖,透過光纖傳輸後,到光纖另一端把光耦到Photo Diode(PD),再把光轉回成電訊號供主控端與裝置使用,要進展到能高速傳輸且價格親民絕非一蹴可幾,需要產業界共同努力。

不過,回顧家庭頻寬上網的演進,從早期56K數據機(Modem)到現今的100M,資訊高速公路骨幹傳輸部分,光纖皆扮演著舉足輕重的角色,相信未來此一技術仍將會是市場主流。

2012年中時,Google在美國推出的Google Fiber更可達每秒1GB傳輸的網路速度,真正將光纖拉到家中,供用戶享受1G的飆速快感。

隨著光纖技術持續演進、關鍵組件價格持續下降,以及量產良率不斷提升,未來消費者以親切價格享受高速傳輸所帶來的各種便利應是指日可待,而相關供應鏈也都已摩拳擦掌迎接此一市場商機。

(本文作者任職於Ensphere)

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