我們對速度的不懈追求，使得終端產(chǎn)品升級換代的節(jié)奏越來越快,。如何面向未來需求加快產(chǎn)品上市,？如何應(yīng)對高速接口設(shè)計及測試挑戰(zhàn),？近日,，由全球測試測量行業(yè)領(lǐng)先者安立公司、泰克公司及GRL,，共同舉辦的2021高速接口聯(lián)合測試論壇,，針對行業(yè)熱點關(guān)切，特邀芯片設(shè)計,、IP及設(shè)備相關(guān)領(lǐng)導廠商進行深入探討,。

作為高速接口IP新銳企業(yè),，芯耀輝科技受邀出席本次盛會。芯耀輝科技技術(shù)支持總監(jiān)劉好朋以“消費類電子接口發(fā)展展望——USB會一統(tǒng)天下嗎,？”為主題進行精彩分享,，并深入介紹了芯耀輝USB PHY IP方案，現(xiàn)場反應(yīng)熱烈,。 

圖：芯耀輝科技技術(shù)支持總監(jiān)劉好朋

發(fā)展歷史丨30年風云，USB王者之氣漸顯

USB全稱是Universal Serial Bus,，名稱體現(xiàn)了其通用性強,、傳輸率高、兼容性好和即插即用的初心,。迄今,，USB接口標準已經(jīng)歷了3個階段。第一階段始于1995年,，為解決接口通用性問題,，第一代USB標準問世，傳輸速度僅為1.5Mbps,，業(yè)內(nèi)反響平平,。第二階段自2000年始，USB 2.0傳輸速度達到480Mbps,，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,。但在隨后5年多間，USB標準并無新的亮點,。

新的突破在第三階段,，以2008年發(fā)布USB 3.0、傳輸速度突破至5Gbps為標志,。隨后,，2013年傳輸速度為10Gbps的USB3.1，2017年傳輸速度達20Gbps的USB3.2陸續(xù)發(fā)布,。2019年發(fā)布的最新的USB4,，最高速度可達40Gbps，終端產(chǎn)品于2020年底陸續(xù)面市,，特別是英特爾酷睿11代產(chǎn)品集成了支持USB4的Thunderbolt 4,，被業(yè)內(nèi)視為USB4標準開始普及的標志性事件。

圖：USB標準發(fā)展史

未來趨勢丨USB技術(shù)演進瞄準高速,、兼容

多年來,，USB接口標準不斷更新升級，得益于強大的兼容性,，不同代際共存于市的情況很普遍,。劉好朋從USB應(yīng)用市場采納角度分析,，呈現(xiàn)兩種趨勢：一個是傳統(tǒng)應(yīng)用中，新標準普及節(jié)奏快慢不一,；另一個是新興應(yīng)用中,，新標準起驅(qū)動作用。

舉例而言,，游戲,、VR/AR等設(shè)備對新的USB標準采納最為保守。雖然需求量很大,，但它們更渴盼統(tǒng)一接口,，整合所有電源線、控制線,、數(shù)據(jù)線,、音視頻線等。USB4等新一代USB標準符合以上的需求,，更適合這個場景,，可支持4K、8K甚至未來的10K視頻傳輸,，再加持低延時,、可變刷新率等先進特性給用戶帶來更好的使用體驗，將加快該類應(yīng)用對USB新標準的采納進程,。

他還提到應(yīng)用市場的發(fā)展,，促使USB接口技術(shù)演進呈現(xiàn)以下趨勢：持續(xù)挑戰(zhàn)更高傳輸速度；不斷兼容多種協(xié)議等,。

預(yù)計2025年前后,，USB接口的傳輸速度有望達到近80Gbps，繼續(xù)保持相對Thunderbolt的競爭力,。同時,， Type-C作為大一統(tǒng)的接口形態(tài)，其機械特性和電氣特性會有進一步優(yōu)化設(shè)計,；而連接線纜可能全部被主動式線纜取代,，來適配長度要求。

USB也將繼續(xù)保持對多協(xié)議的兼容,，包括對不同代際的USB標準,，如USB 3.1、USB 3.2和USB4等,，以及快充標準USB PD,，還有DisplayPort、PCIe,、Thunderbolt,，未來甚至 HDMI 和 以太網(wǎng)等都有可能將納入USB接口支持范圍,，成為名副其實“一統(tǒng)天下”的王者。

挑戰(zhàn)及應(yīng)對丨芯耀輝先進USB IP,，破解高速接口設(shè)計挑戰(zhàn)三大難

USB市場空間可觀,，但產(chǎn)品快速落地和迭代，給芯片設(shè)計和測試提出了更多挑戰(zhàn)：傳輸速度極高,，接口協(xié)議極多,，快充協(xié)議極多，協(xié)議升級加快,。作為高速接口IP供應(yīng)商,，芯耀輝對此有如下洞察，并基于USB PHY IP多年設(shè)計積累和優(yōu)秀架構(gòu)提供靈活易用的完整解決方案,。

挑戰(zhàn)一：需要適配各種復雜應(yīng)用場景,。

如圖,，為支持不同的編碼,，包括8/10bit，128/132bit,，還有可選的64/66bit,；不同的協(xié)議，USB,、DP,，以及可選的Thunderbolt、PCIe等,，以及繁多的傳輸速率和協(xié)議電氣特性等,。IP設(shè)計上需要通盤考慮、逐個優(yōu)化,。

圖：USB PHY IP設(shè)計挑戰(zhàn)——適配復雜應(yīng)用場景

挑戰(zhàn)二：更加嚴苛的信道插損預(yù)算,。

USB3.1 Gen1 5Gbps的信道插損根據(jù)DFP和UFP不同、接口類型不同,，預(yù)算不盡相同,，連接線纜的要求也不相同。而USB3.1 Gen2 10Gbp,，統(tǒng)一了DFP和UFP的預(yù)算,，和接口類型、線纜無關(guān),。但這其實變相提升了對封裝,、PCB、線纜的設(shè)計要求,，更是提高了PHY IP的設(shè)計難度,。因為一顆芯片必須要適配多種不同應(yīng)用場景,，對IP設(shè)計、整個芯片系統(tǒng)設(shè)計和測試提出了更高的要求,。

圖：USB PHY IP設(shè)計挑戰(zhàn)——嚴苛的信道插損預(yù)算

挑戰(zhàn)三：USB4復雜的發(fā)送端和接收端均衡與嚴格的誤碼率要求,。

USB4鏈路訓練采用和PCIe Training類似反饋方法，發(fā)送端在發(fā)送訓練序列的同時,，將自身接收端對于對接發(fā)送端的FFE請求反饋,，在預(yù)設(shè)值中找到適應(yīng)的最優(yōu)均衡值。USB4要支持多達16個預(yù)設(shè)值的快速遍歷,。接收端要適應(yīng)不同頻率的周期抖動,，每一個周期抖動都要通過PRBS31的低誤碼率測試，協(xié)議要求誤碼率1e-12,，為了盡可能增加系統(tǒng)設(shè)計的裕量,，通常IP在設(shè)計中會把目標誤碼率降低到1e-13，甚至更低水平,。

圖：USB4 PHY IP設(shè)計挑戰(zhàn) -- USB4復雜的發(fā)送端和接收端均衡與嚴格的誤碼率要求

芯耀輝先進USB PHY IP解決方案

針對這些設(shè)計挑戰(zhàn),，芯耀輝提供極具靈活性的完整解決方案適配各種應(yīng)用場景并向下兼容，包括USB4和USB 3.1 Type-C解決方案,。

芯耀輝USB 3.1 Type-C解決方案,，具有領(lǐng)先的架構(gòu)和設(shè)計，已在大量移動應(yīng)用中得到驗證,。針對所有需要Type-C的應(yīng)用,，USB速率達到10Gbps，DP HBR3速率達到8.1Gbps,，并具有HDCP 2.3 內(nèi)容保護,。

芯耀輝USB4 IP解決方案，支持USB4規(guī)范中所有功能,；通過Type-C連接,，支持USB4、DisplayPort,、PCIe和Thunderbolt3,；新的Router IP可使USB、PCIe和DisplayPort在優(yōu)化帶寬的同時傳輸數(shù)據(jù)流,；高達40Gbps（或20Gbps）的吞吐量,，可用于高性能AI、高速存儲,、PC,、筆記本、手機和平板SoC等設(shè)計。

圖：芯耀輝USB4和USB 3.1 Type-C完整解決方案優(yōu)勢

在演講的最后,，劉好朋向到場嘉賓介紹稱,，芯耀輝科技是一家擁有行業(yè)“夢之隊”的初創(chuàng)IP公司，致力于通過先進半導體IP研發(fā)服務(wù),，賦能客戶的芯片設(shè)計和系統(tǒng)應(yīng)用,。芯耀輝科技創(chuàng)始團隊是來自IP設(shè)計、芯片設(shè)計,、軟件等行業(yè)頂尖人才,，曾與國內(nèi)外具備量產(chǎn)能力的頂尖和主流客戶一同打造全球領(lǐng)先產(chǎn)品，并長期共同迭代,，有著超過20年的深厚積累,，深諳芯片設(shè)計的痛點，還可提供一系列定制的IP升級服務(wù),。芯耀輝科技愿意與更廣泛的客戶攜手合作,，助力芯片設(shè)計廠商取得更大成功。