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乘风破浪的USB Type-C,年底将迎来USB4版本

日期: 2020-07-14
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  通用串行总线(Universal Serial Bus,简称USB)molex连接器可能是这个世界上最通用的接口之一。它最初是由英特尔与微软倡导发起,最大的特点是尽可能实现热插拔和即插即用。USB接口自1994年推出以来,经过26年的发展,经过USB 1.0/1.1、USB2.0、USB 3.x,最终发展到了现在的USB4;传输速率也从最开始的1.5Mbps,大幅提高到了最新的40Gbps。

  乘风破浪的USB Type-C,年底将迎来USB4版本

USB不同版本的标志、传输速率和理论速度。

  

1、molex连接器Type-c发展迅速

  不仅版本和传输速率经历了很多的变化,其接头也经历了多种变化,从Type-A、Type-A SuperSpeed、Type-B、Micro-B、到Type-C,这其中有经典的接头,也有不太友好,最终被市场弃用的接头。

  乘风破浪的USB Type-C,年底将迎来USB4版本

  这其中USB Type-C是在2013年底公布,2014年开始有量产产品推出,经过多年的发展,如今已经成为了主流的USB接口。

  目前不仅新推出的智能手机基本上都支持Type-C接头了,还有笔记本电脑、数码相机、智能音箱、移动电源等等设备也都开始采用Type-C规格的USB接口了。比如苹果已经完全将旗下的MacBook笔记本电脑改为了纯USB Type-C接口来让用户传输数据或充电。更有市场传言,苹果将会在未来的iPhone上也采用USB Type-C接口。

  而USB-IF在2019年9月3日发布的USB4标准更是宣布,将只支持Type-C接。

  为何开始那么多的接头,最终都归结为Type-C呢?这与它几乎解决了过去USB接头的所有缺陷密切相关,比如它无需区分正反、最高可以支持5A大电流,在USB4标准支持下,最高可传输速率可达40Gbps。

  据了解,目前一些北美和台湾知名IC设计企业都已经开始了USB4芯片的研发工作。预计很快就会有采用USB4标准的Type-C产品面市。


2、USB4产品好设计吗?

      前面有提到USB-IF在2019年9月的时候正式推出了USB4规范。该新规范有哪些变革呢?

  新的USB4最大的改变是引入了英特尔此前捐献给USB-IF的Thunderbolt雷电协议规范,通过双链路运行,传输带宽又翻了一番,达到了40Gbps,而且可通过隧道(Tunnelling)传输技术支持多种数据和显示协议,例如PCI Express和DisplayPort。此外,USB4在引入新的底层协议的同时,仍然保持了良好的兼容性,可向下兼容USB3.2/3.1/3.0/2.0,以及雷电3。

  也正是如此,USB4成为了迄今为止最为复杂的USB标准,从而要求设计者必须要了解USB4、USB3.2、USB2.0、USB Type-C和USB Power Delivery技术规范。此外,设计者还必须了解PCI Express和DisplayPort规范,以及与USB4 DisplayPort模式 适配的高清内容保护(HDCP)技术。

  由此可见,要设计一款具有完整功能的USB4 Type-C产品并非易事。那有没有简便的方法呢?


3、完整的USB4 TP解决方案可缩短芯片开发时间

  在今年6月份推出的业界首款完整的DesignWare®USB4™IP解决方案就可以降低支持40Gbps USB规范的SoC开发风险,加快芯片上市时间。该解决方案由控制器(Controller)、路由器(Router)、PHY和验证IP(Verification IP)组成。DesignWare® USB4 IP的最高传输速度为40 Gbps,是USB3.2的最高数据传输率的两倍,并可向下兼容USB 3.x和USB2.0系统。DesignWare® USB4 IP支持多个高速接口协议,包括USB4、DisplayPort 1.4a TX、PCI Express和Thunderbolt 3,通过一根USB Type-C数据线即可实现高效的数据传输、高清视频传输,以及强大的设备供电能力。

  乘风破浪的USB Type-C,年底将迎来USB4版本

  


在先进的5nm FinFET工艺中成功实现了其USB4 IP的测试芯片流片,证明了该IP在不同范围工艺、电压和温度下的稳定性。新思科技也计划在7nm以及其他工艺节点上推出USB4 PHY IP。新的DesignWare® USB4 IP旨在满足各种存储、PC和平板电脑芯片设计的功能、电源、性能和尺寸要求,并可在边缘设备上实现人工智能(AI)应用的软件开发调试和轻松部署。
  DesignWare® USB4路由器IP构建了所有支持协议之间的有效连接,并与USB4控制器IP一起进行了数百万个CPU模拟小时仿真的预先验证,确保长期运行下的性能和互操作性。DesignWare® USB4 PHY IP支持所有所需协议,芯片占用面积约为独立协议PHY的三分之一,并提供高效的电源管理能力。
  USB4验证IP解决方案包括内置覆盖率、协议检验器、用于主机和设备路由器拓扑的Verdi协议感知调试技术,以及用于USB、PCI Express和DisplayPort隧道传输协议验证的复杂源代码测试套件,加快完成验证收敛。


USB4将多种协议都统一到Type-C接口,未来我们使用的笔记本电脑、手机、游戏机、相机和显示器等设备都将采用统一的数据线缆,这将会给我们的生活带来非常大的便利,以后再也无需去费劲地认识那么多复杂的接口,也不需要出门时带上一大堆不同类型的线缆,一根线就解决了所有问题。而新思科技的USB4 IP方案,将会加速这个进程,让一根Type-C线缆走天下的时代更快来临。

  





  

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