USB Type-C已不再是全新話題，這個USB介面協議，與常見用于筆記型電腦的Type-A或Android手機的Micro-B之間最大的差異，在于USB Type-C支援正反插的設計。藉由24根腳位左上與右下對稱的設計，達到正插與反插都有一半的腳位可正常動作。最簡單的USB Type-C介面，支援USB 2.0(表1中的D+與D-)，將高速訊號對加入，支援USB 3.1 Gen1(5Gbps)，USB 3.2 Gen2(10Gbps)，USB 34 Gen3(40Gbps)的傳輸速度(表1中的Tx+-與Rx+-)。

此外，USB Type-C可透過Power Delivery(以下簡稱PD)協議，將供電瓦數由原本的5V/3A向上提升至20V/5A，目前USB-C規范2.1修訂版,更是已經將100W整到240W（），同時，PD 2.0之后的版本加入了Alternative Mode(以下簡稱Alt-Mode)，透過Alt-Mode可重新定義表1的腳位定義，使USB Type-C的接頭除了傳遞資料、電源，還能傳遞影像資訊。Type-C連接器，科普：TYPE C連接器的PIN腳定義，USB Type-C可兼顧資料、電源與影像的傳輸，因此，我們可從數款新發售的旗艦款手機、或最新的筆記型電腦發現，越來越多裝置采用USB Type-C的介面，成為一種趨勢。以下文章將就USB Type-C規范，分為資料、電源與影像三個部分進行介紹分享！

USB4傳輸速率增至40Gbps

1、傳輸帶寬：USB4最大是40Gbps。

2、傳輸協議：USB4通過隧道技術將USB 3.2，DP和PCIe協議封裝成數據包，同時發送。

3、DP的傳輸：USB4除了可以通過DP Alt Mode(替代模式)來配置輸出，還可以通過USB4隧道協議數據包來提取出DP數據。

4、PCIe的傳輸：USB4支持PCIe的傳輸,通過USB4隧道協議數據包來提取出PCIe數據。

5、TBT3的傳輸：USB4支持TBT3的傳輸，就是通過USB4隧道協議數據包來提取PCIe和DP數據。

6、Host to Host：主機和主機之間通信，USB4支持。主要是USB4支持PCIe協議才能支持這個功能。

注:隧道技術可以看作是將不同協議的數據整合到一起的技術 ，通過數據包頭來區分類型。

在USB4中，DisplayPort視頻、USB 3.2數據和PCIe數據是可以在同一個通道傳輸的，這是兩者最大的差異。可以看下圖來加深理解。USB4通道可以想象成可以通行各種類型車輛的車道，USB數據，DP數據和PCIe數據想象成不同的車。同一個車道有不同的車排成隊在有序行駛，USB4同一個通道傳輸不同類型的數據也是這個原理。USB3.2，DP和PCIe數據先匯聚在一起，通過同一個通道發送出去，到對方的設備，然后再分離出3種不同類型的數據來。

PPS規范滿足快充需求接著探討與電源相關的PPS

過去，人們為了縮短充電速度，藉由提高充電器的輸出電壓，以增加進入手機的充電瓦數。然而，因為手機內的降壓線路將高壓降轉為低壓的效率不高，導致手機充電有發熱情形。為解決此問題，希望能將手機內的降壓線路移除，使充電器的輸出直接接到手機電池端，輸出可隨電池電壓的變動而調整，因此有PPS的定義。PPS如同標準固定輸出的PD，定義出四種標準電壓：5V(可調3~5.9V)、9V(可調3~11V)、15V(可調3~16V)、20V(可調3~21V )，在每一組可調的電壓范圍內，受電方可依據供電的電流狀況對電源供應器作最小20mV電壓步徑或50mA電流步徑的調整。

如果再配合芯片廠商最新開發出用于設備端不同倍數的Voltage Scaler，以3A的線材即可對電池作6A、9A或12A的大電流充電。另外，在USB Type-C的1.3版本，新增Vconn Power Device(VPD)規范，VPD裝置不僅可接受由原本的Vbus供電，也能接受由Vconn提供的最低3V電壓。最低3V的目的，在于移動式裝置內常放置一顆鋰電池，單顆鋰電池的最低放電電壓一般設定在3V。以前，透過USB接口的Vbus供電時，供電端須將電池電壓透過升壓線路升到5V，而受電端會將5V透過降壓芯片降到3.3V或1.8V，給內部其他芯片使用，造成兩邊都進行電源轉換而損失效能。

以前，透過USB接口的Vbus供電時，供電端須將電池電壓透過升壓線路升到5V，而受電端會將5V透過降壓芯片降到3.3V或1.8V，給內部其他芯片使用，造成兩邊都進行電源轉換而損失效能。

若能透過Vconn直接將電池的電壓有效供應，毋需供電方或受電方放置其他的電源轉換芯片，就可以大幅提升整體電源的轉換效率。至于前面所提到的E-Marker，放在兩頭都是USB Type-C的線材之中，就像是線材的身分證，用以存儲線材的資料，其包含可負載的電流(3A或5A) 、USB速度(USB 2.0或USB 3.1)、線材的耐壓等，而E-Marker所需的電源，是由供電方從Vconn之中所提供。E-mark芯片科普

USB Type-C和DisplayPort，PCIE

USB PD是BMC編碼的信號，而之前的USB則是FSK，所以存在不兼容，不知道目前市面上有沒有能轉換的產品。USB PD是在CC pin上傳輸，PD有個VDM (Vendor defined message)功能，定義了裝置端ID，讀到支持DP或PCIe的裝置，DFP就進入替代（alternate）模式。如果DFP認到device為DP，便切換MUX/Configuration Switch，讓Type-C USB3.1信號腳改為傳輸DP信號。AUX輔助由Type-C的SBU1,SUB2來傳。HPD是檢測腳，和CC差不多，所以共用。而DP有lane0-3四組差分信號,Type-C有RX/TX1-2也是四組差分信號，所以完全替代沒問題。而且在DP協議里的替代模式，可以USB信號和DP信號同時傳輸，RX/TX1傳輸USB數據，RX/TX2替換為lane0,1兩組數據傳輸，此時可支持到4k。如果DFP認到device為DP，便切換MUX/Configuration Switch，讓Type-C USB3.1信號腳改為傳輸PCIe信號。同樣的，PCIe使用RX/TX2和SBU1,SUB2來傳輸數據，RX/TX1傳輸USB數據。這樣的好處就是一個接口同時使用兩種設備，當然了，轉換線就可以做到，不用任何芯片

總結我們的理解

USB Type-C憑借連接器的優勢一舉殺出江湖，目前已經成功即將登頂，各種領域應用勢不可擋趨勢，蘋果的MacBook更讓人們認識了USB Type-C接口的便利性，也讓大家看到了未來設備的發展趨勢，在接下來的日子里，USB Type-C設備將不斷面世；USB Type-C 接口無疑將在未來幾年內逐漸普及及一統江湖，而且在手機、平板等移動設備上，它擁有的幾個特點可以讓手機更快充電、擁有更高的數據傳輸速度、支持顯示輸出，更適合作為移動設備的輸出接口、最重要的，目前非常需要一個萬能的通用接口來提升各個設備間的連接性，而USB Type C連接器提供可翻轉的插接接口；插座可從任意方向插入，實現輕松可靠的插接，該連接器也需支持多種不同的協議，可利用適配器后向兼容? HDMI、VGA、DisplayPort以及來自單個C型USB端口的其他連接類型，針對電磁干擾（EMI)和其他惡劣環境中的性能，而這些特點或將讓Type-C接口真正成為未來的統一接口，不僅僅只是你看到的應用領域！

編輯：黃飛

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