USB 3.0高速传输技术产品发展应用趋势

2010-10-08 21:25:13来源: 互联网

  在USB 3.0规格底定,号称传输频宽将一举拉高至5GBit/sec规格目标越来越近,观察USB界面发展,其实已经有近10年未有重大升级手段,尤其是规格面的部份也是近来才有大幅变更,在推展USB 3.0应用的趋势下,不只是终端产品制造商热衷参与,各主流芯片业者也积极参与竞争,竞相推出旗下的解决方案,芯片业者亦乐观预期2010年底USB 3.0装置有机会上看2000万部。。.

  以往USB界面在导入市场时,通常都是由主流系统芯片业者主导成分居多,例如Intel就是其中一个热衷推展的业者,在USB持续成为主流界面后,USB的重大改版一直迟迟未出现,直至USB第三版规格底定,USB界面的升级方向才被确认。

  

  USB 3.0传输效能大升级,使其认证取得难度大幅增加。USB-IF

  

  Light Peak是USB 3.0传输效能极致发展的关键技术,但目前相关标准未定。(Intel) 

  终端业者积极抢攻应用市场

  在以前USB标准确认到市售产品推出认证产品的时间差,一般都要花上15~20个月,而在USB 3.0标准确认到第一款产品问市,已经缩短到仅需要不到10个月时间,显见相关业者抢攻终端应用的动作相当积极。

  此外,根据USB界面标准过往的发展脉络进行观察,以前大力推行的业者多半以产制系统芯片组的业者为多,周边厂商的动作多半较为被动,或是观望态度,但这次USB 3.0由于改版幅度相当大,尤其时把USB传输频宽推升到5Gb/sec的水平,让终端应用多了更多想象空间,在预期消费者接受的速度可能会比以往的需求更为强烈,不只终端业者积极寻求可用的芯片解决方案,同时也加速催生非系统芯片厂商的解决方案必须更早推出,甚至抢先完成验证,以利终端产品开发时程。 

  上游芯片业者对USB 3.0控制芯片 抱持积极乐观看法

  控制芯片解决方案,可以说是USB 3.0终端应用的成败关键,目前有Renesas Electronics、Fresco、TI等芯片业者,积极参与相关规格制定与解决方案开发,相关解决方案均集中在2010年相继完成验证、量产与供货,目前多数仍以小量方式推出的USB 3.0终端装置,在关键控制芯片量产成本合理化的过程,也能逐渐展现界面升级后的性/价比优势,与现有的旧界面产品同场竞争。

  除芯片业者表现相当积极,搭上Microsoft操作系统Windows 7应用热潮,消费者对高速传输界面的需求日殷,系统业者跟进的脚步也不遑多让。目前USB 3.0多半选择搭载于高阶笔电或是高阶主机板为多,以目前动作较积极的Asus,预期将在笔电、主机板全产品线积极导入USB 3.0界面设计,目前号称已经持续取得USB Implementers Forum SuperSpeed USB认证,此外Gigibyte也预计将搭载USB 3.0界面的产品份额,以500万片/季的目标。 

  速度提升相对也让设计难度增加

  USB 3.0将传输效能理论极限推升到5GBit/sec,引发的技术瓶颈相当多,尤其是信号的传输要求必须以更高标准检视每个细节,设计人员甚至必须确认每一个环节讯号都能维持相同质量与位准,短期内必须以大量额外的元件进行辅助设计,这可能让初期USB 3.0相关应用装置的成本压不下来,甚至造成产品必须经过不断验证的额外成本,必须持续透过经验与设计技术累积,开发出更具效益的设计方式。

  但USB 3.0的高速表现其实实践规格的技术挑战相当多,除了主控芯片的设计复杂度多了数倍外,硬件设计需要考量的问题更多,例如,USB 3.0的连接器要求会更高许多,再来就是驱动器、实体元件、Bridge桥接器、Hub集线器、ESD保护元件等,这些元件的质量与是否针对USB 3.0高频宽应用进行对应最佳化设计,将会影响终端产品甚至是系统主机板、主机的开发难度。  

  讯号质量是USB 3.0的决胜点

  5GBit/sec的理论极限,看似不容易达成,在USB 3.0的终端应用中,由于使用者的应用环境、搭配方式相对实验室更为复杂,因此就更容易出现兼容或效能低下问题,此时,针对USB 3.0装置的验证标准与是否有USB Implementers Forum SuperSpeed USB认证,就成为产品营销进入市场的关键。

  基本上USB 3.0要能顺畅应用其优点,就必须在传输的信号尽可能维持最佳状态与降低可能的衰减问题,新界面的市场导入,也会重新对于技术标准的基础元件、线材、连接器等元件更为重视,尤其在质量、元件特性与其相关的标准设计方案等,象是若连接器在阻抗无法达到要求,极可能造成信号在连接器部分形成衰减,甚至是连接县本身的材质问题,让传输时的信号质量无法维持。

  即便是可能在外部出现的干扰或连接器的材质限制,影响了USB 3.0的传输信号质量,遇到这种问题也可以藉由外部的驱动器进一步修正传输信号,同时提升信号质量,或在主控芯片中已内建信号放大与位准提升的相关设计,简化外部元件的使用数量、同时改善USB 3.0可能的信号衰减问题。

  以主机板为例,有无USB 3.0界面技术整合,BOM物料清单成本可能会增加15~20美元,因为可能在控制器、驱动器、ESD元件方面的料件增加成本,笔记型计算机的导入成本也是差不了多少,但这些额外的成本未来都可能因主控芯片的整合技术越来越成熟,导入新的USB 3.0解决方案获得成本进一步压缩,降低产品导入的成本冲击。

  Light Peak提供USB界面更多想象

  虽然USB 3.0的传输效能已有10~15倍大幅提升,但后继技术目标,也是终端产品、系统业者与主控芯片业者积极关注的目标,目前以Light Peak塑料光纤的技术最为看好,尤其是光纤化的USB 3.0界面技术,届时要面对的不光是信号的物理电性问题,还必须加上物理光学特性的转换与抗干扰技术导入,不只是主控芯片可能大受影响,连同连接器、传输线、终端装置与系统业者,没有一个环节不受此技术趋势影响。

  Light Peak在线材的转换下,理论极速可以再将USB 3.0推升到25Gb/sec,比金属线材的USB 3.0有五倍传输效能提升,但在USB Implementers Forum仍未对光纤实作的USB 3.0提出细部规格标准化的同时,而且目前USB Implementers Forum均把资源摆在现有的USB 3.0认证与推广,看起来短距离光纤传输的USB 3.0市场尚未成形,但仍须持续关注其发展态势。

关键字:USB3.0  主控芯片  终端应用  主机板  控制芯片

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2010/1008/article_2608.html
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