前言

目前USB4接口已經(jīng)在PC主機(jī)、筆記本電腦、一體機(jī)、迷你主機(jī)、VR頭顯等終端上得以普及，周邊生態(tài)如全功能線纜、硬盤盒、擴(kuò)展塢種類豐富，伴隨iPhone15旗艦手機(jī)的加入，未來(lái)有望一條USB4全功能線纜完成端到端數(shù)據(jù)、視頻、充電、音頻全搞定，縮短等待時(shí)間，大幅提升生產(chǎn)效率。USB4的應(yīng)用從20Gbps起跳，目前40Gbps已經(jīng)普及，未來(lái)80Gbps和120Gbps也將迎來(lái)商用，可見(jiàn)USB-C高速接口生態(tài)一直在挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)傳輸極限，將極速進(jìn)行到底。

由充電頭網(wǎng)舉辦的2023 USB4高速傳輸技術(shù)研討會(huì)已經(jīng)于10月17日在充電頭網(wǎng)公眾號(hào)以及嗶哩嗶哩平臺(tái)進(jìn)行直播。本次直播邀請(qǐng)了USB-IF授權(quán)實(shí)驗(yàn)室、頭部芯片企業(yè)、連接器企業(yè)、精密制造企業(yè)專業(yè)人士等領(lǐng)域的數(shù)十位各個(gè)領(lǐng)域的大咖為大家答疑解惑，并進(jìn)行深入的交流與討論，分享市場(chǎng)最新動(dòng)態(tài)與干貨。這些討論有助于推動(dòng)高速傳輸技術(shù)的發(fā)展，提高用戶體驗(yàn)，促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步。

在本次大會(huì)上，深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司（簡(jiǎn)稱：慧能泰）給大家?guī)?lái)了《助力USB4，地表最強(qiáng)eMarker HUSB332E介紹》的精彩演講，演講嘉賓是深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司 銷售經(jīng)理 陳偉先生。本次演講為大家分享了諸多USB4有關(guān)的內(nèi)容，以及USB4的市場(chǎng)趨勢(shì)，引出慧能泰的2個(gè)大功率高速率USB4 Type-C線纜的解決方案，都是基于HUSB332系列打造的方案。

本次演講的內(nèi)容分為3個(gè)部分，分別是 USB4 標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范簡(jiǎn)介，USB4 Type-C線纜的市場(chǎng)趨勢(shì)，大功率高速率USB4 Type-C線纜的實(shí)現(xiàn)方法。其中大功率高速率USB4 Type-C線纜的實(shí)現(xiàn)方法有2種。第一種是業(yè)內(nèi)首發(fā)支持USB4 PD 3.1 4pin eMarker HUSB332D，極簡(jiǎn)極小極強(qiáng)大的解決方案，第二種是業(yè)內(nèi)首發(fā)支持USB4 PD 3.1 耐壓60V集成OTP eMarker 芯片HUSB332E的解決方案。

首先，我們從USB4 標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范簡(jiǎn)介開(kāi)始講解。

USB4 和 USB Type-C 都是USB Implementers Forum,Inc.(USB-IF) 的商標(biāo)。USB4是2019年9月發(fā)布的最新USB規(guī)格，一直更新到目前最新V2.0版本。

2022年10月19日-USB-IF為推動(dòng)和采用USB 技術(shù)，宣布發(fā)布USB42.0版規(guī)范(USB4 Gen4)。這是一項(xiàng)重大更新，可通過(guò)USB Type-C電纜和連接器實(shí)現(xiàn)高達(dá)80Gbps的數(shù)據(jù)性能。更新后的USB4 Gen4比之前的USB4 Gen3的最大總帶寬翻了一倍，意味著USB將受益于更高性能的顯示器、存儲(chǔ)、基于 USB 的集線器和擴(kuò)展塢。

以上是USB 4標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的主要更新情況，從一開(kāi)始的USB3.X更新到現(xiàn)在的USB4 V2版本，傳輸速率也從20 Gbps提升到最高120Gbps。

USB4 Gen4采用PAM3 (3 級(jí)脈沖幅度調(diào)制)，波特率為25.6GB。在相同的雙通道架構(gòu)上，USB4的速率從原來(lái)的USB 3.2的20 Gbps(Gen2x2)擴(kuò)展到80 Gbps (Gen4x2）?；谛碌奈锢韺蛹軜?gòu)，使用現(xiàn)有的40Gbps USB Type-C無(wú)源電纜，最高可達(dá)80Gbps，最大帶寬為120Gb/s，實(shí)現(xiàn)的方法是通過(guò)4對(duì)高速通道的非對(duì)稱傳輸，即一收三發(fā)或者一發(fā)三收，每對(duì)高速通道的傳輸速率為40Gbps。與DisplayPort21和PCI Express Gen 4.0對(duì)齊。優(yōu)勢(shì)上，USB4在功能上取代USB 3.2，同時(shí)保留USB 2.0總線并行運(yùn)行。

以上是Type-C接口的原理圖。由對(duì)稱的24個(gè)陣腳組成，成上下左右對(duì)稱排布狀態(tài)。通過(guò)圖中的D+/D-陣腳即可實(shí)現(xiàn)USB 2.0傳輸，通過(guò)其中一個(gè)高速差分線即可實(shí)現(xiàn)USB3.0、USB3.1的傳輸，USB3.2以及之后的規(guī)范，兩個(gè)高速差分線同時(shí)工作可實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率，最高可達(dá)80Gbps。

第二部分是USB4 Type-C線纜的市場(chǎng)趨勢(shì)。

目前USB4 PD3.1 的應(yīng)用把原由傳統(tǒng)的消費(fèi)類的手機(jī)和筆記本電腦供電，擴(kuò)充到便攜式設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能家居、通信和安防設(shè)備、汽車和醫(yī)療等領(lǐng)域。對(duì)USB-C接口來(lái)說(shuō)，將電源供應(yīng)上限拓寬至240W，即使是屏幕、顯卡塢等設(shè)備也可以直接通過(guò)USB-C線纜供電?？傮w來(lái)說(shuō)USB4 Type-C線纜的市場(chǎng)趨勢(shì)是往上升的，市場(chǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模也會(huì)非常大的。

上圖是最新的USB4協(xié)議的LOGO，其中重點(diǎn)要關(guān)注的是240W和60W的認(rèn)證標(biāo)志。從命名上看，比起2019年公布的USB4 Gen3，新規(guī)范的最大傳輸速度已經(jīng)翻倍達(dá)到80Gb/s，所以在LOGO上也會(huì)標(biāo)注最大傳輸速度和最大功率。

以上是最新的協(xié)議對(duì)于USB-C線纜的不同要求，當(dāng)電流大于3A，從USB 3.2Gen1開(kāi)始，往上的速率都必須搭載一個(gè)eMarker芯片，當(dāng)傳輸速率越大時(shí)，線纜的長(zhǎng)度也會(huì)有所變化，USB4 Gen3和USB4 Gen4的線纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)為0.8M，所以在0.8~1M的線纜市場(chǎng)上，USB4擁有更多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)以后USB4的線纜都會(huì)標(biāo)配eMarker芯片，也會(huì)成為支持USB4的USB Type-C線纜的標(biāo)配。

第三部分，大功率高速率USB4 Type-C線纜的實(shí)現(xiàn)方法。

以上HUSB332D典型應(yīng)用電路，同時(shí)慧能泰也在大批量的交付這款支持PD 3.1和USB4的eMarker芯片 HUSB332D。該芯片目前已經(jīng)通過(guò)了PD 3.1的認(rèn)證，從原理圖可以看到，在實(shí)際應(yīng)用上非常簡(jiǎn)單。擁有2種封裝工藝，其中 1.6mm x 1.6mm 的DFN-4L的超小封裝，是慧能泰獨(dú)創(chuàng)的封裝工藝，只需連接VCONN、CC、接地的4根線，即可實(shí)現(xiàn)USB 4線纜的eMarker功能，開(kāi)創(chuàng)了4腳eMarker時(shí)代。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的eMarker多為6針腳和8針腳的連接方式。

以上是HUSB332D的封裝圖，相較于傳統(tǒng)的6陣腳、8陣腳封裝，把芯片做到4針腳以后帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)主要為非常簡(jiǎn)單的布線。有效降低USB4 Type-C線纜的的 C to C設(shè)計(jì)?？梢钥s減線纜的PCB長(zhǎng)度，預(yù)計(jì)可減少0.5mm，同時(shí)讓paddble card 更美觀。在生產(chǎn)上，由于角間距擴(kuò)大帶來(lái)的好處，會(huì)有效提高產(chǎn)品貼片的良率。DFN2X2-6L封裝形式的 HUSB332D兼容慧能泰以往部分eMarker產(chǎn)品型號(hào)，可快速完成線纜產(chǎn)品的升級(jí)迭代，以幫助產(chǎn)品快速推出市場(chǎng)。

HUSB332D是慧能泰推出的一款USB Type-C電子標(biāo)簽芯片 (USB eMarker)，它同時(shí)支持 USB Type-C 規(guī)范 2.2，USB Power Delivery 規(guī)范 3.1, USB4 2.0規(guī)范和雷電3、4規(guī)范，支持USB PD3.1 EPR擴(kuò)展功率范圍，支持三次編程燒錄，兼容第三方編程工具。已經(jīng)通過(guò)了USB-IF協(xié)會(huì)認(rèn)證，TID號(hào)：9125。該芯片目前在進(jìn)行大批量交付中，非常適合USB4線纜的采用，可以有效減少?gòu)S商研發(fā)USB4 Type-C線纜的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

HUSB332D 符合USB Type-C 2.2和USB PD3.1 V1.8標(biāo)準(zhǔn)，支持 SOP通信，并集成傳輸器（BMC PHY）和結(jié)構(gòu)化 VDM 版本 1.0 和 2.x。內(nèi)置 Ra 電阻和 VCONN 二極管，提供了包括 DFN1.6×1.6-4L 和 DFN2×2-6L在內(nèi)的多種封裝選項(xiàng)。CC、VCONN1、VCONN2引腳耐壓高達(dá)60V。集成OTP（過(guò)溫保護(hù)，避免潛在的熱損壞），支持三次編程燒錄，擁有 0.6mA低功耗睡眠模式，外圍極簡(jiǎn)，無(wú)需額外添加電容等優(yōu)勢(shì)，適用于 USB Type-C 電纜識(shí)別和 USB4被動(dòng)電纜等的應(yīng)用，支持最高240W的產(chǎn)品應(yīng)用。

HUSB332E實(shí)現(xiàn)240W五芯線的幾大優(yōu)勢(shì)。首先是節(jié)省VCONN線，PCB上只有5個(gè)焊盤，貼片成本更低。其次是支持240W（48V5A）的應(yīng)用，并向下兼容100W的功率。外圍電路更簡(jiǎn)潔，只需PCB板上分別加一顆1kΩ的電阻即可。擁有與HUSB332D同樣的2種封裝工藝。所以可以說(shuō)是地表最強(qiáng)eMarker芯片，擁有60V最高的耐壓，最小的1.6mm x 1.6mm 的DFN-4L的四角封裝，擁有多項(xiàng)強(qiáng)悍的功能，以及自帶OTP功能。

以上是慧能泰HUSB332E的部分實(shí)驗(yàn)參數(shù)，第一張是VCONN高壓供電48V后，對(duì)地短路沖擊實(shí)驗(yàn)，根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得出HUSB332E 可以在50V長(zhǎng)期正常工作，60V也不會(huì)有問(wèn)題。第二張圖是VCONN高壓供電時(shí)，CC短路到高壓的波形，是為了應(yīng)對(duì)48V應(yīng)用場(chǎng)景而采取的實(shí)驗(yàn)，目前，HUSB332E是市場(chǎng)上唯一真正支持USB4 240W五芯eMarker 芯片。

以上是慧能泰主要eMarker 芯片產(chǎn)品的對(duì)比圖，從圖中可以看到，經(jīng)過(guò)不斷更新迭代，慧能泰的eMarker 芯片的封裝越來(lái)越小，從速度上越做越快，支持的協(xié)議也越做越先進(jìn)。廠商可以根據(jù)需求進(jìn)行不同選購(gòu)需求進(jìn)行選擇。

以上是慧能泰《助力USB4，地表最強(qiáng)eMarker HUSB332E介紹》演講的全部?jī)?nèi)容，想了解更多慧能泰eMarker 芯片或者需要慧能泰eMarker 芯片的可通過(guò)上方聯(lián)系方式獲取。

慧能泰通過(guò)分析許多USB4的干貨和市場(chǎng)趨勢(shì)，讓大家了解到支持USB4 PD3.1的Type-C線纜也會(huì)從傳統(tǒng)的消費(fèi)類市場(chǎng)轉(zhuǎn)向儲(chǔ)能、汽車和醫(yī)療等領(lǐng)域。一個(gè)龐大的USB4線纜市場(chǎng)才剛剛拉開(kāi)帷幕，市場(chǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模也會(huì)越來(lái)越大。USB4所需的E-Marker芯片也會(huì)越來(lái)越多，越穩(wěn)定、高效、安全的E-Marker芯片，對(duì)廠商越有利，可以有效避免不必要的產(chǎn)品損失。

慧能泰HUSB332系列 E-Marker芯片支持多種最新標(biāo)準(zhǔn)、集成傳輸器、高度集成設(shè)計(jì)、多種封裝選項(xiàng)，以及出色的靜電保護(hù)，同時(shí)兼容高速數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。其出色的性能，完全可以滿足USB4中E-Marker芯片的要求，可以幫助廠商快速打造出屬于自己的USB4線纜產(chǎn)品，在增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力同時(shí)，滿足不同用戶的需求。

關(guān)于慧能泰半導(dǎo)體

深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術(shù)的公司，主要面向智能快充和數(shù)字能源領(lǐng)域，提供高性能數(shù)?；旌闲酒a(chǎn)品。公司總部設(shè)立在深圳前海，同時(shí)在上海、浙江杭州、美國(guó)加州設(shè)有研發(fā)中心?；勰芴┑暮诵难邪l(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)外頂尖半導(dǎo)體公司，擁有強(qiáng)大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現(xiàn)已獲多項(xiàng)授權(quán)專利，擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并于2020年被評(píng)為“高新技術(shù)企業(yè)”，2023年獲評(píng)國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態(tài)鏈的整體產(chǎn)品布局，開(kāi)發(fā)并量產(chǎn)了多款產(chǎn)品：供電端的多系列PD Source協(xié)議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標(biāo)簽芯片）。成立以來(lái)，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品并廣受市場(chǎng)歡迎。公司芯片出貨量2億顆，標(biāo)桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時(shí)，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術(shù)，借助自身的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，面向ICT（通信服務(wù)器）、數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、儲(chǔ)能等工業(yè)應(yīng)用，研發(fā)數(shù)字電源控制芯片、高壓驅(qū)動(dòng)芯片、電源轉(zhuǎn)換芯片和模塊等產(chǎn)品。

慧能泰半導(dǎo)體肩負(fù)著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來(lái)”的使命，立志成為業(yè)界領(lǐng)先的智慧能源控制技術(shù)供應(yīng)商。

審核編輯：湯梓紅