接口/总线/驱动
如今的USB数据线都开始需要应用芯片,如果需要通过一根USB Type-C数据线就要实现高效的数据传输、高清视频传输,以及强大的设备供电能力,需要芯片的能力来协助支持多个高速接口协议,包括USB4、DisplayPort 1.4a TX、PCI Express和Thunderbolt 4等,势必需要芯片的支持,USB4路由器IP通过芯片构建了所有支持协议之间的有效连接,USB4线材需要IC一个是为了保证高速信号传输的质量,另一个是存线缆的相关信息,包括是否可以支持3A到5A的带车载电流等。因为现在信号传输的速度更快了,目前最快单个通道传输达到20Gbps,线材又不能太短,为了保证信号质量,一般会加Re-timer和Re-driver这类功能的芯片,Re-timer是恢复数据的作用,Re-driver对衰减消耗的信号进行增强的作用,这类IC可以保证高速信号在规定的距离内准确稳定传输。还有一类就是今天我们主题聊的叫做E-mark芯片,是支持USB PD协议通信的,通过与这颗芯片通信,除了知道线缆的ID信息,还可以知道支持的电流能否超过3A,这样就可以区分出大电流的线缆和3A以下的电缆了。既能满足大电流的使用,有能保护3A以下的电缆,USB 3.0的时代传输速度最大5Gbps,带载电流不会超过3A,所以就用不着以上IC了,未来随着产品的升级换代,芯片将越来越多的被应用到产品中,所以不要误会USB4产品的芯片只是E-mark芯片而已。
E-mark芯片科普
Type C之前的规范(TypeA、TypeB、等等),偏重于USB接口的“硬”的特性,如信号的个数、接口的形态、电气特性、等等。TypeC在定义USB接口“硬”的特性的基础上,增加了一些“软”的内容,USB接口(仅仅指TypeC)摆脱了和USB的从属关系,变成了一个可以和USB规范平起平坐的新规范。在USB升级到3.1的版本以后,物理接口全部采用Type C结构,实际应用的3.1标准的USB Type-C线材结构又不统一,故造成了许多乱象,直到了2019年,协会为了规范它们的功能和电气化表现,协会就设定了一个门槛, 如果产品想支持5A大电流、USB 3.0或更高的传输速度以及视频输出功能, 都需要搭载E-Marker芯片。E-mark,全称为:Electronically Marked Cable,封装有E-Marker芯片的USB Type-C有源电缆,DFP和UFP利用PD协议可以读取该电缆的属性,包括电源传输能力,数据传输能力,ID等信息,简单的说如果Type-C数据线上带了E-Marker芯片(我们称之为电子标签),E-Marker(Electronically Marked Cable) 也可以简单的理解为Type-C线的电子标签,通过E-Marker芯片可以读取线缆的设定的功能属性, 如电源传输、数据传输、视频传输和ID等。基于此,输出端才能根据连接设备如手机或显示器等,调整匹配的电压/电流或音视频信号。过去, E-Marker芯片一直需要进口, Cypress(赛普拉斯) 和Intel等都有E-Marker芯片的强势产品, 苹果曾向英特尔定制过E-Marker USB 4芯片JHL 7040使用在雷电接口上。近年来, 在能支持国产E-maker芯片也已经开始陆续批量商用并成为主流.
目前已经发布部分支持USB4的主流E-Marker产品型号 | |
品牌名称 | 芯片型号 |
赛普拉斯 | CPD2103 |
英特尔 | JHL7040 |
威锋电子 | VL153 |
易冲半导体 | CPS8821 |
英集芯 | IP2133 |
使用E-mark第一原则:如果您希望通过USB TYPE-C接口来提供超过5V的电压,或者是超过3A的电流,那么一定需要TYPE-C接口芯片去实现USB PD协议.
使用E-mark第二原则:如果您的设备使用5V电压,并且不超过3A的电流。那就要看设备本身的供电特性和数据传输特性,如果设备本身只往外供电,或者只接受对方供电,并且供电角色与数据传输角色为默认搭配(即供电方为HOST,用电方为Slave或者device),那么你不需要TYPE-C芯片.
使用E-mark第三原则:这两个原则是用来判断设备上是否需要TYPE-C芯片,另外一点很受关注的C-C传输线上是否需要用到E-MARKER芯片,这个判断标准是,使用过程中,电流是否会超过3A?如果不超过,则可以不需要, A to C, B to C的线,则看是否需要实现Battery Charging协议,如果要实现,则可以使用LDR6013,带来的好处是,既能够实现充电,又能够传输数据,避免某些不遵守Battery Charging协议的适配器无法给苹果设备充电的问题
E-mark芯片市场竞争也激烈
5G 时代,硬件性能的提升和应用场景的丰富,都让手机的功耗变得越来越大,手机的续航能力再次面临挑战。而受制于手机内部空间、手机重量以及安全问题,手机电池容量也无法无休止地增加,快充就成为解决续航问题的唯一路径。自 2018 年以来,手机快充从18W逐渐拉高88W(88W快充加持!华为P60系列充电不慢了)。今年,手机行业估计有望迈进240W 快充时代,因此大电流的加持下,E-mark不小心混成必须品,和其它芯片市场不一样,USB Type-C的E-mark芯片市场一直并没有奇货可居的情况发生,目前Type-C Emarker芯片市场库容量及相关产品应用的需求增加,现在已经导致其竞争激烈,当然也有各代理商和代理商之间的厮杀,所以选择E-mark芯片的时候,一个不玩票不玩套路的代理商才是您优质持续合作的首先。
编辑:黄飞
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