USB4超級周期來臨！IC設計股擺脫晶圓代工漲價陰霾，在法人積極卡位下，股價強力點火。《財訊》617期以一條線引爆兆元換機潮為題，深度解析在USB 4新規格上路後，歐盟、英特爾、蘋果力推知下，USB 4將成為有線傳輸最重要的標準，這是台廠最擅長的主場，下一個股王就在其中！

2020年，在家工作從應變措施，變成每天的生活日常；許多人發現，自己手上的電腦速度已經不符需求，一波由USB4標準帶動的高速傳輸升級潮，已經蓄勢待發，最快今年底就將爆發。

從事網路影音拍攝工作的阿澤，就是其中的一個例子。疫情期間，他也在家工作，利用PC剪接攝影機拍下的影片，再放上網路；但是，現在影片檔案動輒以10GB、15GB計算，光是把剪好的影片從電腦存到記憶卡裡，一個簡單的動作，就要花上5分鐘，傳輸大量檔案，一次可能就要花掉半天時間。

資料處理量激增 推升高速傳輸

阿澤並不是唯一遇到這個問題的人，當我們每天處理的資料愈來愈多，高速傳輸的需求就變得愈來愈大。

9月23日，台積電董事長劉德音在半導體論壇上說：「我們對資料的需求，持續增加。」他秀出一張表格：現在一般網路使用者，每天接收1.5GB的資料；一輛自駕車，每天要接收4TB（相當於4096 GB）的資料量；而一座智慧工廠，每天要消耗一PB的資料，這是一般網路使用者每天消耗資料量的69萬倍！如果資料就是新的石油，我們對資料的需求正在快速增加。

在台灣，USB供應鏈上的廠商早已賺到手軟；像是祥碩，2020年前8個月營收較2019年成長76%，創下歷史新高。祥碩總經理林哲偉難掩得意：「我們USB3.2最新規格裝置的控制晶片市占率，是99%」

另一家高速傳輸晶片大廠譜瑞，專長是確保高速傳輸的資料完整，傳輸速度愈快，愈需要譜瑞的晶片；2020年前8個月，譜瑞營收也較2019年同期成長2成。另一家IC設計公司聯陽，也因為在高速傳輸晶片、USB晶片布局，成為法人追捧的明星。台灣USB供應鏈，有完整的生態系統，因此一有最新的規格，USB標準協會（USB-IF），就會到台北舉辦大會。

第四代USB 速度達2.7萬倍

USB（Universal Serial Bus）的中文名為「通用匯流排」，剛推出時，原本傳輸的速度只有每秒1.5MB，而2020年底推出的USB4，傳輸速度最高可達每秒40GB，是第1代的27000倍。

USB標準協會介紹USB4的文件第1頁就寫道：USB的願景就是要用一個簡單的連接介面串聯各種形式的電子產品，從手機、電腦到螢幕，現在都有USB Type-C（簡稱USB-C）端子；另一個重點是，USB要把各種傳輸需求「聲音、影像、資料、電力傳輸」一網打盡。簡單來說，以前要電源線、音源線、影像傳輸、網路訊號線，現在只要1條USB-C就能取代。

而USB4更是厲害，未來靠這1條線，就能提供最高每秒40GB的傳輸速度，連上螢幕，就能傳輸8K影像，甚至連電源線都省了。當你的筆電連上螢幕，傳輸資料的時候，這條線還能同時幫你的筆電充電，以後USB連充電電源線的工作也要搶！

2020年，幾股力量融合力拱USB4標準，成為未來的超級傳輸介面，也帶來巨大的換機潮；市場都在期待，未來台灣的USB供應鏈，也將因應這波的升級潮，出現一波銷售榮景。

啟動第一股力量是英特爾。2019年9月，英特爾把旗下的傳輸技術Thunderbolt 3捐給了USB協會。

Thunderbolt是目前最高階的有線傳輸標準，但被視為是價格昂貴的特規產品，多半是蘋果電腦的使用者在使用；然而，從2019年開始，Thunderbolt 3變成USB協會會員都可用的開放標準。

勢力融合 台廠供應鏈榮景可期

「英特爾第一個提出的連線標準，就是USB，英特爾也是USB協會的創始會員，」英特爾產品經理盧進忠表示，英特爾希望趕快實現一條線解決所有傳輸問題的願景，「USB是產業標準組織，你不能改他太多東西」，才生出「2兒子」，另一個高速傳輸標準，Thunderbolt。

2019年，英特爾卻把Thunderbolt 3捐給了USB標準組織，意思是，以後所有人都可以使用這樣技術，英特爾2020年底推出的Tiger Lake處理器，直接支援USB4和Thunderbolt 4，兩者完全相容，等於直接把平台塞到消費者手上，未來USB也有機會像「2弟」Thunderbolt一樣，只要用1條線，完成高速傳輸資料、影像，甚至充電和供電的工作。

另一股融合力量，則來自歐盟。2020年1月，歐盟議會以580票對40票，通過決議，要求歐盟在6個月內採取行動，規範電子公司採用統一的充電器標準，「擺明衝著蘋果的Lightning而來」。

歐盟的理由是，各家廠商推出互不相容的裝置，1年產生5000萬噸的電子垃圾，而且並不方便，「當你的手機沒電時，你的朋友可能也幫不了你，因為你們用的充電器不一樣。」歐盟甚至還拍過一個影片，「當所有人都用湯匙吃飯，很多事變得簡單多了」。

走一趟蘋果專賣店，就能看到蘋果正在改變。現在，蘋果的頂級MacBook Pro，只留下兩個圓圓的插孔，筆電產品幾乎都已是USB-C介面的天下。2020年9月蘋果發表會上，新發表的iPad Air，首次放棄Lightning介面，改裝上扁圓型的USB-C插槽；另一款iPad，雖然仍採用Lightening介面，但也附了一條USB-C轉接線。

一位業界人士觀察，蘋果已為全面轉向USB-C做準備，它意味著台灣的USB供應鏈，有更多機會攻進蘋果市場。

蘋果新手機 不一樣的傳輸線

這個市場有多大？根據市場研究機構 Market Research Future 2020年9月的報告，2018年全球USB裝置市場規模為190億美元（約合新台幣5586億元），並以每年13.9%以上的速度成長，到2025年將達到460.8億美元（約合新台幣1.3524兆元）。

另一家市場研究機構IndustryArc則指出，如果光看USB3.0的市場，從2020~2025每年將有20%的速度成長，2025年時達到67億美元規模（約合新台幣1969億元）。

一位業界人士觀察，在台廠猛攻下，最新的USB傳輸介面降價速度非常快，「價格才是這項技術普及的關鍵」；現在最新的USB3.2規格，硬碟外接盒現在只要幾百塊台幣，「打開來裡面是滿滿的祥碩晶片」，上台灣拍賣網站觀察，USB3.2的固態硬碟，2000元台幣就能買得到，價格只有韓系產品的1/6。

刺激換機潮 零組件迎來大成長

舊的USB3.2無法達到的高傳輸速度，高畫質傳輸，更快的充電速度，都會在USB4上實現，憑藉台廠控制成本的能力， USB4很有機會再掀起一波大成長。

祥碩總經理林哲偉表示，祥碩正在全力衝刺，2021年中之後，祥碩的USB4晶片即將推出。USB協會的文件也顯示，台灣的連展科技和鴻海旗下的鴻騰，也都已取得USB4充電裝置認證。

這項新技術對台灣產業影響面非常廣，上從提供晶片設計IP的智原、創意，到設計晶片的祥碩、譜瑞、威鋒、創惟、鈺創，就連聯發科，因為設計手機快充裝置和車用裝置，也是USB協會成員。

USB4出現後，線材會變得非常多元，因為同樣是USB4的線，有的只能傳資料，有的是傳資料加影像顯示，有的是3種功能都能執行，要高速傳輸又能傳得遠，還要買有附晶片的主動式線材。「以後USB線材可能會按功能賣，能用10G、20G、40G速度傳輸的線價錢都不一樣」盧進忠說。在這個領域，從製作連接器的鴻海集團、鈺創、正崴、廣寰科、佳必琪、嘉澤、廣穎，都在其中。

「充電是USB介面的重要創新。」業界人士觀察，能為外部裝置充電是新介面的重要訴求，在這個領域，立錡、僑威、偉詮電、通嘉都專攻供電技術。有意思的是，像康舒、台達電等電源廠也是USB標準協會成員，原因恐怕是，在歐盟政策下，未來統一採用USB介面，會是行動裝置電源供應器的趨勢。

「轉接器的生意也會很好。」業界人士觀察，因為消費者不可能因為新規格出現，就把原有的設備丟掉，最簡單的方法就是買轉接器，或是多功能擴充座。這些領域也都是連接器廠商的主場，現在走進賣場，到處都是台廠生產的轉接器產品。

新技術出現 受益廠商搶卡位

2020年，最早推出USB4產品的公司，會是華碩、宏碁、微星等筆電廠商，新傳輸介面已是輕薄筆電和手機無法忽視的主流。業界人士指出，為了搭配手機，市面上也早已出現只有 USB介面的可攜式螢幕。另一群會受益的族群，是和大量資料傳輸有關的廠商，像記憶體模組廠威剛、群聯、慧榮、創見、宇瞻一定都會推出高速傳輸的儲存產品。

現在，只要人們對資料的需求再提高，這波高速傳輸的風潮就不會停止，未來不只人要看愈來愈精細的圖片，AI也要靠更多的資料來完成任務，無線通訊在安全性和速度上，仍比不上有線通訊。最重要的是，PC的生態系統仍是台灣耕耘多年的主場；2020年底開始，USB將主導高速傳輸市場發展，這一條線的商機，將創造出更多的股王與股后。

Reference: https://www.wealth.com.tw/articles/1ce91999-14e0-4f67-87b9-3df66adfde07

Thunderbolt 3、Thunderbolt 4、USB4 差異是什麼？

如果你正在四處官網想要買一台新筆電或擴充配件，各種不同的名稱可能會讓你混淆，明明看起來就沒啥不同啊！隨著 Thunderbolt 4 逐漸取代 Thunderbolt 3 與 USB4 成為 USB 規格大勢所趨，名稱上的不同顯然又讓大家更糾結了。這次筆者將 Thunderbolt 3、Thunderbolt 4 細部的規格與技術上的主要不同整理一下，讓大家可以更了解箇中差異。

Thunderbolt 3、Thunderbolt 4 差異在哪裡？

Intel 從 2011 年起一直推動與 Apple 積極參與開發的 Thunderbolt ，更顯得像是一個獨立品牌而不是一個規範。Thunderbolt 3 採用 USB-C 外型的連接孔，但透過單一線才可以將你所需要的通通涵蓋在內，包含 USB 3.1、DisplayPort 1.2 與 PCIe，所以它能夠用來連接包含顯示器、周邊、外接儲存裝置與一大堆各種設備。

Thunderbolt 4 正在取代 Thunderbolt 3 的地位，它包含支援新的 USB4 規格、DisplayPort 1.2 與 PCIe，Thunderbolt 4 也向下相容於過去幾代 Thunderbolt 與 USB 等。新一代連接依然採用 USB-C 連接孔，同樣具備有 40Gbps 的頻寬，然而在許多功能與最低效能要求上則基於 Thunderbolt 3 做出改進。下面我們可以先看一下 Intel 對這些連接規範所訂出的標準：

影像輸出方面，Thunderbolt 4 現在可支援至少 2 個 4K @60Hz 或是一個 8K @30Hz 顯示器；Thunderbolt 3 雖然可以支援最多 2 個標準設定的 4K 顯示器，但只要能支援 1 個 4K 顯示器就算過關。PCIe 頻寬要求上，Thunderbolt 4 可支援至 32Gb/s，Thunderbolt 3 僅支援至 16Gb/s，如果你經常需要從外接儲存裝置中移動、讀取或儲存檔案，可以發現 Thunderbolt 4 的理論傳送速度最高約可達 3000MB/s，此外提升的頻寬可供你外接顯卡擴充效能，將手上的 Ultrabook 轉換成各種遊戲筆電。

最高標準的 Thunderbolt 4 擴充埠最多可以提供 3 個外接 Thunderbolt 4 連接埠，並透過 Intel 的導向式虛擬化技術 I/O (VT-d) 提供 DMA 保護措施，以協助阻擋威脅。Thunderbolt 4 還能支援最長 2 公尺的連接線材協作，而低於 100W 充電能力的筆電則必須配置至少一個能夠充電的連接埠。 

總結來說，雖然配備 Thunderbolt 3 的筆電是比較經濟與多用途的選擇，但配備 Thunderbolt 4 的筆電則可以確保擁有更好的連接埠性能，對於未來的擴展空間也更寬廣。

USB4 將會是下一個高效能 USB 標準

USB4 將會是新一代的繼任者，由 USB-IF 賦予這個名稱。在過去 USB 的命名顯得瘋狂，USB 3.1 Gen 1 到 USB 3.2 Gen 1 ，然後 USB 3.1 Gen 2 又變成 USB 3.2 Gen 2，另外還有一個不久前推出的 USB 3.2 Gen 2×2 標準，說是速度可高達 20Gbps，把前兩種標準的 5Gbps 和 10Gbps 壓了一頭。這樣看下來光是名稱就夠論亂了，更別說是還有很多加了前綴、後綴的延伸命名，新的 USB4 出現也算是總算為這混亂畫下終結。

USB4 是建立在 Thunderbolt 3 的基礎之上，不只可向下相容到 USB 2.0 ，在很多功能方面都與其相同，目標是希望能夠統一跨裝置的連接埠。差異在於 USB3.0 最佳頻寬表現可以達到 20Gbps，而 USB4 則可跳雙倍到 40Gbps；你可以在坊間找到沿用 USB-A 連接埠外觀的 USB 3.0，但 USB4 則僅有 USB-C 規格。在過去的 USB 版本中，你必須將所有連接設備間的頻寬拆分開來，並依照各字拆分出來的通道來進行數據與影片傳輸，使用 USB4 的話，無論用途是什麼都能共用通道，讓你的筆記型電腦可以充分地使用整個頻寬。USB4 支援雙 4K 顯示器或單個 5K 顯示器，充電則比照 Thunderbolt 3 可達到 100W 的功率。 

Thunderbolt 4 與 USB4 又有什麼不同？

雖然我們主要常看到的是 USB4 Gen 2×2 與 USB4 Gen 2×3，實際上 USB4 有 4 種不同版本，名稱是 USB4 20Gbps 與 USB4 40Gbps。與 Thunderbolt 3、Thunderbolt 4 不同在於它確保的是基本效能。

數據傳輸時，透過 USB 3.2 只能達到至少 10Gbps，而利用 Thunderbolt 4 你可以從 USB 3.2 中得到最高 10Gbps 或是透過 PCIe 達到最高 32Gbps；USB4 的標準上需要達到 20Gbps，並且不要求支援最低顯示解析度。在充電功率上面，USB4 的標準降至 7.5W，而 Thunderbolt 4 則在 15W。當然 Thunderbolt 4 上附加功能的最大優勢也是 USB4 上所沒有的。

Thunderbolt 4 與 USB4 之間相容，但在某些效能上只有 Thunderbolt 4 才能享受到一定的水準，不過 USB4 的優勢在許可上面，廠商若想製造各種支援 Thunderbolt 4 的產品必須支付授權費用給 Intel，但 USB4 大多數時候是免費的，這也會造成採用不同標準的產品價格上的落差。

Reference: https://www.kocpc.com.tw/archives/382652

為 USB4、USB PD 3.1 鋪路，
USB-IF 更新 USB Type-C 線材供電功率標誌

USB-IF 近來推動 USB4、USB Power Delivery 3.1 等規範定義，都需要相對應的新式裝置與線材搭配使用，USB-IF 因此制定出新的識別標誌，以方便消費者購買識別、正確使用。

USB4 最高傳輸速率達 40Gbps，是 USB-IF 先前所制定 USB 3.2 Gen 2×2 規範的 2 倍，架構本質上融合了 Intel 所貢獻 Thunderbolt 3 技術。至於夏天釋出的 USB Power Delivery 3.1 規範，新增支援 28V、36V、48V 電壓與 USB Type-C 50V EPR 纜線的應用，在同樣 5A 標準電流條件下充電功率可達 240W。

如同以往，新的相關識別標誌能夠協助消費者，採購到正確的裝置與線材來使用。USB4 也能結合 USB Power Delivery 3.1，USB-IF 制定出 USB4 40Gbps / 240W 這樣的識別標誌，而 USB Power Delivery 3.1 充電 / 供電裝置的關鍵在於線材搭配是否正確，否則實際最大供電量會限制在 5A / 20V（100W）或 3A / 20V（60W）。

Reference: https://benchlife.info/to-pave-the-way-for-usb4-and-usb-pd-3-1-usb-if-updates-usb-type-c-cable-power-supply-logo/

USB4 規範出爐！UL 解析線纜設計、測試及失效的挑戰

2019年USB-IF協會宣布推出USB 4.0^TM規範，未來攜帶型的電子產品只要使用USB4^TM的技術，就無需再另外開孔支援其他技術，可達到節省成本及減小體積的目的，也能讓周邊設備發揮更高速的傳輸速度。然而，新的USB 4.0^TM規範對於線纜的設計製造與認證將帶來什麼樣的挑戰，國際安全科學機構UL藉由文章一一剖析。

隨著科技的日益發展，3C產品的使用便利性與相容性也與日俱增，自2000年USB-IF協會發表了USB 2.0後，便開啟了資料傳輸介面統一的革命，USB-IF協會持續在2008及2013年分別發布USB 3.0及USB 3.1後，在2019年正式公布USB4.0^TM的相關訊息。

目前雖然USB-IF協會初步釋放USB4^TM線纜和連接器標準及需求 (需求頻寬15GHz，測試頻寬20GHz)，相較於之前USB3.2的特性要求更加嚴格。以線纜而言，分為主動式(Active)及被動式(Passive)，兩者差異在於主動式線纜透過晶片，將訊號放大或是重新編碼，相對的被動式線纜沒有晶片處理訊號，只依靠本身線纜傳輸，在使用長度上會有很大的差異，但對於線纜的設計差異不大。

線纜的設計、品質及穩定是基本關鍵

USB-IF協會針對主動式線纜晶片分兩種，依目前晶片廠的設計，Re-timer設計相較於Re-driver困難及複雜得多，兩者之間的差異在於Re-driver單純將訊號放大，而Re-timer是將訊號重構訊號，再將訊號發送出去，可想而知Re-timer晶片設計成本是高於Re-driver，目前傳輸方式還是以光及銅導體為主，不管是主動式或是被動式線纜，都須符合Type-C連結器的規範需求，如《表一》所示。

《表一》 USB4^TM主動式線纜要求

不管是主動式或是被動式線纜，都是將訊號放大或是重組訊號，因此線纜的設計、品質及穩定性扮演著非常重要的角色，目前使用銅導體傳輸結構有三種：同軸線、對絞線及併線，其中就以極細同軸線結構最為普遍應用於USB Type-C，其優點在於體積小，但其連結器上的加工卻是最大的挑戰，相較之下對絞線的加工容易許多。

高速訊號線設計的挑戰

目前USB-IF協會釋出USB4.0^TM衰減需求，若使用符合被動式線纜USB3.2 Gen2使用長度1米同軸線，如下《圖一》所示，無法滿足USB4^TM需求須縮短使用長度，以主動式線纜而言，雖然訊號透過晶片放大能增加長度，相對的雜訊干擾也會放大，所以主動式線纜製程的穩定性相較於被動式線纜重要，訊號透過纜線傳輸至晶片時，若線纜品質不穩定，特性會有非常大的差異，要做到每一條線材品質相同，這無疑是對電線廠製程工藝及管理最大的挑戰。

《圖一》 同軸線與USB4^TM衰減

在高速訊號線設計裡，不僅僅是要考量使用長度及特性需求，還需要考量客戶加工手法以及產品的耐用性。

我們以最廣泛的結構運用在USB4.0^TM同軸線來說，如《表二》所示，同軸線的設計及製程就已決定特性及品質的好壞，成纜、編織以及外被押出對於同軸線來說，都是損耗，所以在各製程的機台選擇、參數設計及製程能力都是需加以驗證及設計。

《表二》 電氣特性需求項目及關鍵設計

加工廠加工方式也會直接或間接的影響同軸線的生產，大多數加工廠使用光學鏡頭對焦及雷射切割，則芯線顏色就會是製程穩定性的考量；遮蔽材料的包覆也會影響加工的便利性，另外加工時導體及絕緣長度會直接影響所有特性。

USB相關線材及連接器認證

針對USB相關的線材及連接器認證測試可分為四個部分：機械性測試、環境測試、效能測試、電性測試。

• 機械性測試：包含Mating/Un-Mating Force、Durability、4-Axis Continuity等，確保產品的機械性夠強韌，足以負荷消費者的各種使用情況。
• 環境測試：包含Temperature Life、Thermal Shock、Cyclic Temp. & Humidity、Mixed Flowing Gas等，確保產品能在多種條件的環境下使用。
• 效能測試：包含Attenuation、Skew、Insertion Loss、Attenuation等測試，主要目的在了解產品的信號傳輸品質，確保產品能正常傳輸高速信號。
• 電性測試：包含LLCR、Capacitance、Withstand Voltage、Insulation Resistance，除了了解產品的品質，也可以確保在高電力傳輸下不會造成產品損壞，保障使用者安全。

《表三》 USB線材及連接器認證測試項目

針對Power Delivery，協會也訂出兩本MOI來規範產品需要進行的認證測試，分別為： 1.Deterministic MOI  2. Communication Engine MOI，用來確保PD的功能有被正確的使用，在高功率的電源傳輸模式下不會造成任何危險。

而Type-C^TM在不支援PD的情形下本身可提供5V/3A的電力，也讓許多供應商拿來發展電源供應裝置，因此協會定義出一種產品歸類為Power Brick，凡是充電裝置帶有Type-C^TM母座或是Type-C^TM Captive Cable公頭，經過認證測試後即可以被認證為Power Brick，並使用Charger的標誌。

USB4終端產品

USB4在終端產品的定義上普遍被認為是Thunderbolt 3的進階版本，但從下列規格可看出Thunderbolt3僅是USB4中所涵蓋的其中一項功能，因此無法以現行的TBT3測試規範來驗證USB4的產品。

《表四》 USB4規格版本

USB4在連接介面僅採用USB Type-C^TM當作唯一的連接器，在傳輸速率上從USB3.2 Gen2x2的20Gbps提升至USB4 Gen3x2的40Gpbs，電源供應能力支援PD 3.0可最高到100W(20V@5A)，支援影音傳輸規格DP1.4等功能，使得USB4的技術應用趨近完美且多工，當攜帶型的裝置使用了USB4的技術後，便無需再另外開孔支援其他技術，可達到節省成本及減小體積的目的。

《表五》 USB規格規範

測試複雜程度更甚以往

USB4終端的認證測試則是預計在2021上半年開放，測試的需求將如《圖2》中的Testing Matrix規範，測試複雜程度將遠超過歷代的USB規範，也較TBT3測試時間耗時，現階段USB-IF會以USB4的controller驗證為主，待晶片在USB-IF的實驗室驗證完成後，預計將會推出部分Golden Sample，屆時才能有能力進行完整的認證測試，一般推估在2020 Q4會有USB4的Controller推出，2021年上半年能有驗證終端產品的能力。

《圖2》 USB4測試需求規範

透由第三方解鎖認證要求

為解決高速電纜的安全隱憂與測試需求，國際安全科學機構UL除了對此發布高速傳輸數據電力線纜的安全標準UL 9990， 亦透由客製化課程內容，提供全面性電纜設計服務，可以實際案例來進行實作教學，也可協助產線設計，達到品質管控，相關提供的課程內容包括：

• USB4^TM實務設計及製程管控：內容包括線材及生產設計、品質追蹤
• 光纖原理介紹與實務設計：設計、設備及品質驗證
• 產線規畫：設備製程能力研究及品質追蹤
• 電纜安規設計：UL9990 設計

由於協會目前尚未開放USB4認證，UL能提供Cable及Connector的預測試服務，而終端產品的部分，UL亦能針對Phy的部分進行驗證，協助客戶在認證開放前完成產品設計規畫。

UL與USB協會合作創造安全的USB使用環境

UL的使命是致力於創造一個更安全的世界，因此自2016開始便積極與USB-IF協會合作，於2016年下半年成為協會認可的測試實驗室(ITL: Independent Test Labs )，協助USB-IF協會進行線材及連接器認證測試，管控市場上的商品，近年持續擴大測試實驗室與相關高速線纜的測試能力，全力把關未來高速線纜的安全與測試發展。

Reference: https://taiwan.ul.com/trust/article-usb4-compliance-and-certification-challenges/