未來單靠一條USB線，就能搞定供電、資料與影像傳輸！

本文由日經BP社提供

連接個人電腦與智慧手機、顯示器、外接儲存裝置的有線介面迎來了功能集約化的潮流。按照這樣的趨勢，今後，AV（語音/影像）信號等同步式數據傳輸、與外接儲存裝置交換數據的非同步式數據通信，乃至供電，只需要一條電纜就能完成。隨著智慧手機的崛起和筆記型電腦的薄型化，機身上已經沒有空間再容納大量的端子，因此，介面的功能集約化成了大勢所趨。

在介面的競爭中，USB有可能力壓群芳。USB支援在進行數據通信的同時供電的「匯流排供電」，已被廣泛應用於便攜終端、臺式終端、個人電腦週邊等產品。最近還被用於向小型個人電腦的副顯示器傳輸影像信號等用途。圍繞USB的供電功能、數據通信和影像信號傳輸，拓展功能的新標準的制定和新產品的開發都在如火如荼地進行。按照新標準，USB的供電功率將達到100W，可實現最大10Gbit/秒的數據通信，以及4K影像的無壓縮傳輸。

迅速拓展功能的USB

使100W供電成為可能的是「USB Power Delivery Specification（USB PD）」，該標準於2012年7月制定完成，相應產品預計將於2014年內上市。與現在4.5W（0.9A，5V）[註1]的最大匯流排功率相比，新標準的供電能力提高到了20倍以上。

USB PD按照供電功率的大小，設置了五個「Profile」。分別是10W、18W、36W、60W、100W。根據供電功率來調整連接器輸出的電壓和電流[註2]。60W可用於驅動筆記型電腦，100W可用於驅動40吋顯示器。也就是說，在採用USB PD後，USB能夠驅動大部分的消費類產品。

現在，把USB作為電源線使用已經是司空見慣，有些酒店和機場也在牆上的電源插板上增加了USB端子。隨著USB PD的登場，USB插座化估計會進一步加快。

USB標準團體USB Implementers Forum（USB-IF）表示，產品化時必不可少的USB PD的一致性測試規範將在2014年第二季度之前確立。這樣一來，在供電之前進行協調、確定供電電流和電壓的USB PD控制器IC預計也將在2014年內上市。羅姆目前就在著手開展產品化。

借助高速化支援4K影像傳輸

使最大10Gbit/秒的高速數據通信成為現實的是「USB3.1」。據USB-IF介紹，其實有效數據傳輸速度至少「將達到8Gbit/秒以上，約是USB 3.0的2倍」。這樣快的數據傳輸速度有望促成4K影像的無壓縮傳輸。USB-IF雖然沒有透露具體的可以傳輸的影像格式，但是，8Gbit/秒的實效速度已經達到了無壓縮傳輸RGB各色為8bit、30張/秒的4K影像的水準。

USB 3.1標準於2013年7月出爐，一致性測試規範預定於2014年第二季度之前確立。支援USB 3.1的收發IC產品最快將在2014年內上市。

目標在智慧手機的新連接器

現在，跳出個人電腦和週邊的範疇，旨在把USB 3.1推廣到智慧手機和平板電腦等小型便攜終端的新型USB連接器標準「Type C」也制定之中。這種連接器的插口比過去的Micro USB還要小，將支援USB3.1標準，還將加入滿足USB PD標準的大功率供電功能[註3]。

現在，Micro-B連接器已經在Android終端中普及，但最高只支援USB 2.0。反觀USB 3.0，雖然有專用的Micro規格連接器，卻未實現普及，因為在這種連接器上，USB2.0端子和USB 3.0端子橫向排列，開口寬度較大，阻礙了其普及。而Type C則提出了可解決這一問題方案[註4]。

Type C的標準預定在2014年內出爐，估計最早將在2015年配備到電子產品上。

活用USB連接器

智慧手機和平板電腦標配的是Micro-B規格的USB連接器，但是，為了滿足消費者對於無壓縮傳輸HD和4K影像的需求，企業已沒有時間等待Type C連接器的上市。因此，在影像傳輸用途已經採用了其他介面。

那就是「MHL」和「SlimPort」。這兩種標準都沒有規定連接器，而是沿用Micro-B連接器。當終端連接USB設備時，連接器遵循USB標準，當連接MHL或SlimPort設備時，連接器就遵循MHL或SlimPort的標準工作。

其中，晶像公司開發的MHL得到了廣泛採用。已經有200多家企業售出了3.3億部支援MHL的終端，普及速度十分驚人。而且，該標準還在不斷更新，「MHL 3.0」已於2013年8月出爐。最新標準能夠無壓縮傳輸30張/秒的4K影像，供電功率也從過去的4.5W提高到了10W。

緊隨MHL之後的是SlimPort。這是矽谷數位類比半導體（Analogix Semiconductor）公司開發的介面，使用的數據傳輸技術與DisplayPort相同，已經得到了部分智慧手機和平板電腦的採用。今後，SlimPort將與DisplayPort相同，由顯示器相關業界團體「VESA（Video Electronics StandardsAssociation）」制定標準，推進普及。

HDMI標準提高到4K、60訊框/秒

與USB進軍影像傳輸領域的動態針鋒相對，AV信號傳輸介面的霸主—HDMI將提高4K影像的幀頻。其最新標準「HDMI 2.0」已於2013年9月出爐，把無壓縮傳輸影像數據的幀頻提高到了4K、60訊框/秒。

借助新標準，一條電纜的最大數據傳輸速度從過去的10.2Gbit/秒提高到了18Gbit/秒。現在，支援HDMI 2.0的收發IC、電視機、藍光錄影機等產品也已問世，顯露出了普及的跡象。

失去存在意義的Thunderbolt

隨著USB的功能不斷拓展，集約型介面「Thunderbolt」的定位愈發模糊。這種介面由英特爾開發，得到了蘋果等企業的個人電腦的採用。

過去，Thunderbolt是通過融合PCI Express數據通信以及DisplayPort影像傳輸的方式，與USB形成差異。然而，在USB實現無壓縮傳輸4K影像之後，二者的差別將變得不明顯。

數據傳輸速度方面，Thunderbolt一條電纜的平均傳輸速度可以達到20Gbit/秒，但USB-IF已經表態，「總有一天會使USB達到20Gbit/秒」，也就是說，將來二者在速度方面的差距將消失。到那時，Thunderbolt的存在價值將進一步削弱。

還將應用於無線和設備內部佈線

USB通過拓展功能，擴大了活躍的舞臺，其應用範圍還將覆蓋無線通信和設備內部佈線，也就是「Media Agnostic（MA） USB」和「SuperSpeed USB Inter-Chip（SSIC）」。

MA USB是主要面向WLAN（Wi-Fi）的新標準。按照規畫，該標準的物理層將使用WLAN，在此基礎上，利用USB的通信協議收發數據。MA USB標準目前正在制定，即將在2014年第一季度確定。

SSIC是使用USB作為設備內部晶片間介面的標準。該標準使用便攜設備內部的數據傳輸標準「MIPI（Mobile IndustryProcessor Interface）」的物理層「M-PHY」，在其基礎上利用USB的通信協議。該標準的優勢在於速度快且功耗低，規畫用於基頻處理IC與應用處理器的連接部分。（記者：根津禎，《日經電子》）

[註1]不傳輸數據，只為充電電池充電的「USB Battery Charging」標準為7.5W（5V，1.5A），按照企業自主標準，USB的供電功率可達10W左右。

[註2]電壓可從5V、12V、20V中選擇，電流可從1.5A、2A、3A、5A中選擇。

[註3]按照USB PD的標準，只有標準尺寸的USB連接器的供電功率能達到100W，面向便攜終端的Micro USB的供電功率最高為60W。因此，估計Type C的最大供電功率也將維持在60W。

[註4]Type C連接器無法插入老式的USB連接器，可能需要透過轉接器來實現Type C連接器與老式USB連接器的連接。