USB-IF在2022年11月1、2日於美國西雅圖舉辦實體Developer Days開發者大會活動,在會議上除了介紹最新發布的USB4 Version 2.0,也針對基於USB4 Version 2.0所做USB Type-C & USB Power Delivery的相關更新。 Allion躬逢其盛參與此次開發者大會,接下來將為大家深入介紹更新資訊。

Base Specification與Logos的發布與更新

最新的USB4 Version 2.0,主要提供以下功能:

▶ 以PAM3取代傳統NRZ,使傳輸速率高達80Gbps
▶ 新增Asymmetric(120Gbps/40Gbps)的應用
▶ 現有USB4 USB Type-C被動傳輸線 passive cables可繼續沿用
▶ 新定義的80Gbps USB Type-C主動傳輸線 active cables (LRD & OIAC)
▶ 更優化的資料傳輸與顯示傳輸protocols
▶ 利用USB Gen T tunneling支援USB 3.2到20Gbps
▶ 支援DisplayPort Revision 2.1 & PCI Express Revision 4
▶ 能夠向下兼容既有各版本的USB

隨著USB Version 2.0的發布,新的USB 80Gbps logos也隨之公之於眾,分為以下三種:
(1)外包裝使用的packaging logo
(2)用於USB設備的port logo
(3)用於USB Type-C cable assemblies的USB Type-C cable logos(分為支援SPR的60W與支援EPR的240W)

而舊有的logos也不再強調以下終端使用者易混淆的規範版本(USB 3.1 Gen1, USB 3.2 Gen2x2, USB4 Version 2…等),取而代之的是強調運行時的速度。

新Logos分為Host與Device用的Performance Logos,與USB Type-C Cable專屬的Cable Logos,如下表:

針對已經取證的USB產品,如欲使用新 Logos,USB-IF提供以下方法:

▶ USB vendors聯絡USB-IF administrator
▶ 提供TID予USB-IF
▶ USB-IF檢查提出需要的USB vendors是否有簽屬Trademark License Agreement (TLA)
▶ USB-IF檢查提出的產品資訊是否無誤
▶ USB-IF確認無誤後便會提供適合的new logo artwork files給提出申請的USB-IF vendors

在Base Specification方面,配合USB Version 2.0,USB-IF也發布更新的USB Power Delivery 3.1與USB Type-C Release 2.2。USB Power Delivery 3.1主要更新為USB4 Version 2.0 discovery、USB Type-C Release 2.2主要更新USB4 Version 2.0 discovery與USB4 80 Gbps active cables (LRD and OIAC)

USB-IF認證四大更新

a. USB4 USB Type-C Passive Cables認證

Signal integrity requirements在USB4 Version 1.0開放認證時已優先考慮USB4 Version 2.0的資料傳輸頻寬,因此現有cables可直接支援,eMarker則需要更新宣告使支援USB4 80Gbps。在支援的power方面, USB-IF要求如果支援到5A, 除了SPR電壓 (最大20V)外,還需能連帶傳輸EPR電壓(28V, 36V與48V);如果支援到3A,只需傳輸SPR電壓即可。

b. USB Type-C Active Cables認證

USB Type-C Active Cables在本次的更新除了要求支援80Gbps與Asymmetric (120Gbps/40Gbps)外,也對Optical Active Cables 【包含Hybrid Optical Active Cables與Optically-Isolated Active Cables (OIACs)】有更詳細、更嚴謹的規範要求。

在USB 3.2 LRD晶片的認證上,USB-IF針對認證設計了Pre-channel fixture/ ISI board與 Post-channel fixture。

測項主要分為只針對待測物驗證的Stand-Alone Test以及會搭配passive cable或是active cable驗證的Interoperative Test(需要待測物 x2)。

USB4 LRD cables目前已更新USB Type-C specification。USB4 LRD cables認證在電器部分主要著重在頻域的insertion loss與output noise,相關compliance test specification(CTS)與tools也已經公布在Active Cable Work Group。USB4 Gen4 LRD cables的認證測試則會與USB4 Gen2/3相近,截取時域的data來計算各項參數是否符合規範。USB-IF後續也會推出LinearCableSigTest tool簡化分析過程與縮短分析時間;ETT tool也會隨之更新,產生LRD測試時需要的SBU messages來簡化測試流程。

Optically-Isolated Active Cables方面,目前尚未有明確的認證時程,USB-IF針對OIACs的要求如下:

▶ 高速對單純以光來傳輸
▶ USB 2.0傳輸為optional (如果不支援USB 2.0, 降速到USB 2.0會跳出Billboard通知使用者)
▶ 不支援Vbus與Vconn (沒有Vbus, Vconn與GND wires)
▶ 與OIACs兩端對接的USB devices都需要是self-powered
▶ DP Alt Mode & USB4 Gen4的Asymmetric Mode為optional
▶ Thunderbolt 3的支援為required

與OIACs對接的hosts/ devices要求如下:

▶ 與OIACs兩端對接的USB devices需要source Vconn
▶ 與OIACs兩端對接的USB devices需要支援USB Power Delivery
▶ 與OIACs兩端對接的USB devices其中之一需要執行DR_SWAP
▶ 與OIACs兩端對接USB devices的USB Power Delivery engines需要能接受USB Power Delivery的傳輸延遲

c. USB Power Delivery認證

USB-IF特別提到各產品的VDOs提供一個明確的方向,相關資訊如下:

d. USB4認證

USB-IF不久前更新了USB4認證matrix,主要更新為USB4終端產品在USB4部分的認證測項。為了給終端使用者一個好的使用者體驗,USB-IF決定原本只在USB4晶片產品取證時需要執行的測項,在USB4終端產品取證時也需要執行。

另外,USB4產品實際上包含不同的tunnels(USB3, DisplayPort與PCIe),各tunnel又可以在Hub/Dock與Peripheral Device轉化成各自標準的connectors,與各自標準的終端產品對接,故在相容性上極為要求,USB-IF也提到此次USB4 Interop需要3週的時間來執行測試。

USB-IF提到:當USB4產品運用在USB 3.2或USB 2.0速度所應遵守的行為如下列幾點:

▶ 當運行在USB 3.2或USB 2.0速度時,應使用USB device class達到USB4運行時的功能,但允許較差的效能。
▶ 當運行在USB4的功能,在USB 3.2或USB 2.0速度無法以USB device class達到時,則應跳出USB Billboard Device Class警告終端使用者該產品功能受到限制。
▶ 當USB4利用PCIe tunneling進行data資料傳輸,降到USB 3.2或USB 2.0速度時,則以MSC Class進行資料傳輸 (可以允許較差的效能)。
▶ 當USB4利用PCIe tunneling進行顯示卡資料傳輸時,降到USB 3.2或USB 2.0速度時,因為沒有等效功能代替,則以USB Billboard Device Class。

USB4 V2的認證,USB-IF目前會延用V1制定的測項與tool。V2新增加的功能則會以新的測項與tool來驗證。在認證上不會區分V2與V1,僅有USB4 Compliance Program。USB-IF會持續認證USB4 V1產品,但因目前V1產品跟V2產品對接時的新測項尚在定義中,在寬限期內都會以授與temporary waiver來解決。USB-IF目前預定的USB4 V2認證時程如下圖:

深入了解:

如您對USB Type-C Active Cables測項有興趣,歡迎加入Active Cable Work Group取得相關測試規範。
以上為本次USB-IF Developer Days Seattle的重點整理,如您有任何驗證需求或是想進一步了解詳細內容,歡迎立即連繫百佳泰以取得更深入的資料。

如有其他技術疑問也歡迎隨時洽詢百佳泰:service@allion.com

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