資訊 - USB 3.1新登場，速度更快帶來全新應用！

[lutunhsiang]

▲原先USB 3.0線材，包括先前只能跑5Gbps的USB 3.0 Type-A、TYPE-B、Micro-B線材，現在可以直接支援USB 3.1，速度直接從原先的5Gbps，飆上10Gbps（圖片來源：PCDIY!歷史資料庫）

今年在中國深圳舉行的IDF 2014（Intel Developer Forum 2014）揭露了Intel大量的新技術，其中也包含USB IF協會（USB Implementers Forum）所推出的新一代的USB 3.1規格及相關應用，稍微有留意的讀者應該都知道USB 3.1頻寬加大為10Gbps，除了速度翻倍外，還帶了新增加了USB 3.1 Type -C連接器、更大的電力供應及影像傳輸應用，雖然對於消費者而言，實際產品還沒推出，應該都只能算是嘴砲階段，PCDIY!在2014年6月初的Computex Taipei 2014，已經看到主機板和晶片廠商展示相關的產品，加上最近已經有日本ELECOM率先全球供貨USB 3.1 Type-C線材，相信新的USB 3.1裝置很快就會來臨！

▲USB 3.1 SuperSpeed+ 10Gbps LOGO，新提供的SuperSpeed+、SuperSpeed 10Gbps、SuperSpeed+ 10Gbps，則提供10Gbps傳輸速率（圖片來源：USB-IF）

▲目前，USB 3.0用於外接硬碟，都是使用USB 3.0 Micro-B連接器，未來也可用於USB 3.1上面（圖片來源：PCDIY!歷史資料庫）

USB，外接介面王者

USB（Universal Serial Bus）萬用序列匯流排已經是現在各種電子裝置最常用的外接介面，想當初剛問市時，支援熱插拔的隨插即用特性，真的帶來很大的便利性。不同於PCIe、SATA、mSATA和M.2介面專為內接裝置連接，USB是專門針對外接裝置所設計，應用更加多元和廣泛。以外接介面而言，已經是過去式的IEEE 1394和eSATA，現在已經不重要。PCDIY!常被玩家問到，哪一個比較快的，最常拿來和新的USB 3.0比較的是由Intel所主導的Thunderbolt介面，Thunderbolt的頻寬比USB 3.0還高，而且支援菊鏈式（Daisy-chain）串連應用，Thunderbolt 1.0傳輸頻寬就有10Gbps，Thunderbolt 2.0傳輸速率更達到了20Gbps，不過相信應該有不少讀者根本沒有看過或用過Thunderbolt，目前比較常見的Thunderbolt裝置，除了Apple的電腦外，只有少數高階主機板、外接儲存和顯示器裝置有採用，相較於USB，能見度真的太低。Thunderbolt並沒有像USB那麼普及的原因，除了推出較晚，推廣的時間沒麼長外，最主要的原因可能還是在於Intel晶片組並未原生提供支援，應用廣度就先打個3折，再者，主機板使用Thunderbolt得外加Intel晶片，而且晶片本身也不便宜，使得成本比原生支援的USB貴上許多，想當然爾，Thunderbolt頻寬再大也沒有用，根本就不足以和USB一較高下，USB外接介面王者的地位相當穩固，而且新的USB 3.1介面速度又再翻倍，Thunderbolt速度上的優勢將會愈來愈小。

▲USB 3.1 Type-C連接器（圖右），讓USB 3.1更具競爭力（圖片來源：ELECOM）


USB 3.1大躍進

PCDIY!對於USB 3.0、USB 3.1是非常期待的，一直密切注意中。2008年11月12日USB 3.0推出之後，SuperSpeed帶來了5Gbps高速傳輸效能，還附加提供5V/0.9A電源。隨著對於傳輸速率的要求，加上也希望能提昇供電，2013年1月6日USB IF協會（USB Implementers Forum）正式宣布要推出新的加強版USB 3.0，2013年4月10日並招集了硬體、連接器、線材業者進行討論，2013年7月31日宣布正式開始研發SuperSpeed 10Gbps，2013年12月3日USB 3.0 Promoter Group正式宣布USB 3.1誕生。到了2014年6月份Computex Taipei 2014，ASMedia第一家正式展示原生USB 3.1晶片，實現SuperSpeed+，也就是SuperSpeed 10Gbps速率，並且，最高允許到支援20V/5A，支援供電100W。

▲USB 3.0 SuperSpeed LOGO，新的SUPERSPEED模式，提供5Gbps傳輸速率（圖片來源：USB-IF）


USB 3.1傳輸速率衝上10Gbps

USB 3.1、SuperSpeed 10Gbps、SuperSpeed+這三個詞指的是同一件東西，在新的USB 3.1 logo上，您也會看到有SuperSpeed+和10Gbps字樣。因應各種裝置的高速應用，USB的頻寬從1.0版本（1.5Mbps）、1.1版本（12Mbps）、2.0版本（480Mbps）到3.0版本（5Gbps），速度已經有很大的進步了，而面對將來的需求，新的USB 3.1介面將把頻寬再翻倍，提升至10Gbps，同時值得注意的是，編碼率也再度提升，USB 3.0為8b10b編碼，也就是每傳送10bit資料中，只有8bit是真實的資料，剩餘的2bit是做為檢查碼，因此整個頻寬會有高達20%（2／10）的損耗，而新的USB 3.1則是使用128b130b編碼，在130bit的資料中，只需使用4bit做為檢查碼，傳輸損耗率大幅下降為3%（4／132），所以USB 3.1不單只是提升頻寬而已，連傳輸效率也增進不少。另外，相較於Thunderbolt，USB 3.1和Thunderbolt 1已同樣擁有10Gbps的速度，而Thunderbolt 2雖然提供20Gbps，但只是把原本的Thunderbolt 1中兩條獨立的10Gbps合併，變成單向傳輸20Gbps，而非雙向，而此看來，只要USB 3.1裝置正式問市後，頻寬速度和應用廣度上仍相當具有優勢。

▲速度提升至10Gbps的USB 3.1將提供各種高速裝置的應用（圖片來源：Intel）


USB 3.1新增USB Type-C連接器

智慧型手機可以說是繼電視、電腦和網路之後，改變人類生活習慣最重要的東西了。隨著智慧型手機成為生活中不可或缺的一部分，USB在手機上的應用和便利性也更加受到關注，不過以現行USB 3.0的TYPE-A或Micro-B規格的連接器對於手機而言，其實有點太大了，連平板電腦也不適合，因此新的USB 3.1除了一樣有TYPE-A和Micro-B連接器向下相容外，還新增USB 3.1 Type-C連接器，線材兩端皆為相同的Type-C型式，連接器採用比USB 2.0 Micro-B還小的設計，尺寸為8.3mm x 2.5mm，可插拔達1萬次，同時也加強了EMI和RFI防護，標準線材即能提供3A的電流傳輸，同時連接器也特別改成正反兩用的格式，如此設計和Apple Lightning介面一樣，連接器不用分正反面都能直接插入，使用更加方便，整體的設計更加符合行動裝置的應用需求。

▲USB 3.1 TYPE-C連接器是一個很大的突破，連接器不用分正反面都能直接插入，插反也沒關係，可以正常使用！（圖片來源：ELECOM）

▲USB 3.1除了既有的TYPE-A和Micro-B連接器來提供相容性外，還新增USB 3.1Type-C連接器，線材兩端為同樣型式，連接器體積更小，而且不分正反面都可插入使用，設計更加符合智慧型手機和平板電腦等行動裝置（圖片來源：Intel）


USB 3.1增加USB Power Delivery電力供應

USB 3.1也帶來新的電力供應規範 - USB Power Delivery（USB PD），設計上相容現有的USB 2.0和USB 3.0線材和連接器，新的USB 3.1 Type-C連接器也適用。USB PD支援更高的電壓和電流，以滿足不同的應用裝置，同時也相容現有的USB Battery Charging 1.2充電規格。USB PD為埠對埠的架構，USB和電力溝通訊號分開，電力的供應是透過主機端和裝置端的VBus通訊協定來溝通，如果裝置支援，則可依組態（Profiles）的電壓和電流，提供更高的瓦數供應。USB PD依裝置不同分成5個組態（Profiles），皆需要使用新的可偵測線材，才能提供大於1.5A或5V的電力。組態1針對手機，為5V/2A（10W），基本的電力輸出，已比USB 3.0的5V/0.9A（4.5W）還多； 組態2為5V/2A或12V/1.5A（最大18W），可為平板和筆電充電；組態3為5V/2A或12V/3A（可提供較大的筆電最大36W的電力）；組態4為最大為20V/3A（60W），但限制Micro-A／B連接器，組態5為最大為20V/5A（100W）的電力供應，但限TYPE-A／B連接器。PCDIY!認為USB 3.1供電的提升，以及支援充電的應用是非常重要的，這將會讓USB 3.1有望可以大一統手機、平板、電腦傳輸介面。

▲USB 3.1規格裡面，USB PD依裝置不同分成5個組態（Profiles），最大可提供100瓦的電力（圖片來源：Intel）

▲USB 3.1規格裡面，USB PD電力和USB訊號獨立傳送，USB PD為埠對埠的架構（圖片來源：Intel）

▲USB 3.1規格裡面，USB PD主機端和裝置端以VBus通訊協定來溝通（圖片來源：Intel）


USB 3.1新增USB A/V影音傳輸

使用USB來傳輸畫面其實有很大的便利性，除了USB介面本身就相當廣泛外，還能省去一條電源線，直接以USB供電，例如ASUS MB168B+ 15.6吋可攜式顯示器，就是以一條USB 3.0來連接顯示，不過它最多只支援到Full HD等級。新的USB AV 3.1提供9.8Gbps頻寬，最高支援4096 x 2304 @ 30FPS的4K顯示畫面，4K顯示的規格已和HDMI 1.4一樣，同時USB AV也支援HDCP影像加密技術，搭配更大的電力供應，較大尺寸的顯示器可望也能藉由USB AV 3.1來顯示4K解析度。另外，現有的裝置和顯示器可透過USB AV轉接器，以USB線來傳送影音。USB AV若能加以普及，勢必能為生活帶來很多便利性，USB線也可能取代其它顯示介面，成為最實用的影音傳輸線材。

▲USB AV 3.1具備9.8Gbps頻寬，最高支援4096 x 2304 @ 30FPS的4K顯示畫面（圖片來源：Intel）

▲現有的裝置可透過USB AV轉接器，以USB線來傳送影音（圖片來源：Intel）

▲USB AV也支援HDCP影像加密技術（圖片來源：Intel）


ASMedia第一家推出USB 3.1主機端、裝置端晶片

2014年6月初Computex Taipei 2014，PCDIY!調派了所有記者、技術編輯進行採訪，就已經發現，不少廠商展出USB 3.1相關的產品，msi和ASUS攤位中，各有展出USB 3.1的主機板，不過此為測試版本，主機板上沒有確切的型號，msi上宣稱是世界第一款USB 3.1主機板，另一邊廂，ASUS在玻璃櫥窗中靜態展示的大小兩張主機板則秀出大大USB 3.1 10Gb/s標誌。此外，USB 3.1晶片一樣需要主機板和應用裝置兩邊同時支援，USB IF協會（USB Implementers Forum）中的ASMedia，也就是我們台灣的祥碩，是第一家提供USB 3.1實測數據的廠商，USB 3.1模式下，它的讀取為792MB/s、寫入為805MB/s，效能具有一定的水準； USB 3.1晶片方面，ASMedia預計推出的主機端為ASM1142和ASM1141晶片，裝置端為ASM1352R、ASM1352、ASM1351晶片，就目前的情報來看，ASMedia的USB 3.1晶片目前還在測試、樣品階段，實際正式量產應該在今年底、明年初，只要等USB 3.1晶片就位，應該很快就能看到主機板率先採用才是。

▲msi在2014年6月初Computex Taipei 2014，已經有展出USB 3.1的主機板，相信量產販售的產品應該很快就會出現（圖片來源：PCDIY!歷史資料庫）

▲ASUS也在2014年6月初Computex Taipei 2014展出USB 3.1的主機板（圖片來源：PCDIY!歷史資料庫）

▲ASMedia的USB 3.1效能有達讀取792MB/s、寫入805MB/s，效能具有一定的水準（圖片來源：PCDIY!歷史資料庫）

▲ASMedia的USB 3.1晶片的主機端為ASM1142和ASM1141晶片，裝置端為ASM1352R、ASM1352、ASM1351晶片（圖片來源：PCDIY!歷史資料庫）


USB 3.1新登場，速度更快帶來全新應用！

USB 3.1是新一代手機平板電腦共通介面，除了速度可快，傳輸速率飆上10Gbps，附加供電更為強大，加上全新USB 3.1 Type-C連接器，無疑讓USB 3.1成為最強的外接介面，將大一統未來手機、平板、電腦傳輸介面，也將讓我們更方便來做數位資料的傳輸，以及提供影音應用，讓我們一起迎接USB 3.1的來臨吧，PCDIY!也將替玩家們密切注意未來的發展。
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