USB4® 인증 프로세스 및 USB4® v2 업데이트

Written by GRL Team | 2024. 8. 19 오전 6:53:06

USB4®는 Universal Serial Bus 4의 약자로, 최대 80Gbps(Gen4 x2)의 더 빠른 데이터, 더 높은 디스플레이 해상도(60Hz에서 HDR로 16K 해상도 또는 120Hz에서 2개의 8K 디스플레이)를 지원하며 USB 3.2®, DisplayPort, PCIe 등 다른 커넥터와의 호환성이 향상되었습니다. 2019년에 출시된 USB4®는 노트북, 데스크톱 및 기타 호스트 장치를 위한 단일 케이블 도킹 스테이션 솔루션을 외부 장치에 제공해 왔습니다. 따라서 USB4®는 주요 칩셋 제조업체에서 채택했습니다.

USB4® v2는 2022년 10월 USB® Implementers Forum(USB-IF)에서 발표되었습니다. 이는 외장 드라이브, 4K 및 6K 디스플레이에 대한 USB® 유선 연결의 성능을 두 배로 향상시킵니다. 기존 40Gbps Type-C 패시브 케이블과 새로 정의된 80Gbps Type-C 액티브 케이블을 통한 PAM-3 신호 인코딩을 기반으로 하는 PHY 아키텍처를 통해 USB4® v2는 비대칭으로 구성할 경우 한 방향으로 최대 120Gbps, 다른 방향으로 40Gbps를 전송할 수 있습니다.

USB4® v2는 어디에 사용할 수 있나요?

USB4® v2를 사용하면 비디오 편집과 같이 데이터를 많이 사용하는 작업에서 지연 시간을 최소화하면서 고속 외장 드라이브에 HD 비디오를 저장하고 쉽게 액세스할 수 있습니다. 또한 모바일 및 네트워크 스토리지 애플리케이션을 지원하므로 노트북에서 비디오, 오디오, 데이터, 전원을 하나의 케이블에 결합하여 모바일 작업을 용이하게 할 수 있습니다. 또한 사무실, 회의실, 홈 오피스 간 이동이 더욱 원활해집니다.

USB4® v2 Overview

USB® 4세대 작동 모드는 라우터 어셈블리의 전기 레이어 사양에 의해 지원됩니다. 전기 계층 사양은 패시브 또는 액티브 케이블을 사용하는 USB4® 상호 연결을 통해 안정적인 통신 및 상호 운용성을 달성하기 위한 요구 사항 및 테스트 방법론을 자세히 설명합니다.

예를 들어, 레인당 25.6GB의 전송 속도에서 3레벨 펄스 진폭 변조(PAM3)를 사용하면 물리적 미디어를 통해 데이터를 전달합니다. 각 PAM3 심볼은 11비트에서 7트리트 매핑을 통해 얻은 1.57비트를 인코딩합니다. 또한, 4세대 링크는 순방향 오류 수정(FEC) 없이 1E-8 이하의 트릿 오류율로 작동합니다. 마지막으로, 확산 스펙트럼 클록킹(SSC)을 고속 전송 신호에 적용할 수 있으며, USB4® 포트 내의 모든 송신기에 단일 클록 소스를 사용할 수 있습니다.

USB4® v2 80 Gbps transmitter 시험

다음 표에는 USB4® v2 Gen4 전기 CTS, 개정 0.9에 대한 테스트 항목이 나와 있습니다.

Test ID				Test Items
3.3.1				Transmitter Equalization, Preset 0 ~ Preset 41
3.3.2				Timing Parameters subset
				UI
				SSC
				UJ / UDJ / UDJ_LF / EVEN_ODD
3.3.2				Voltage Parameters subset
				V_SWING
				TX_LEVELS_MISMATCH
				TX_SNDR
				TX_ISI_MARGIN
3.3.3				TX Frequency Variation Training
3.3.4				Electrical Idle
3.3.5				AC_CM
3.3.6				Return Loss [RL] (Informative)
3.3.7				Integrated Return Loss [IRL]
3.3.8				LFPS

Gen4 Return Loss

USB® Gen4는 USB4® v2 Gen4용 ESD의 부품 선택 시 더 낮은 반사 손실을 요구한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 또한 IRL 테스트는 더 짧은 트레이스의 IL을 고려하여 규범적인 테스트가 될 것입니다. 이전 RL의 결과는 참조용으로만 사용됩니다. 테스트 중에는 임피던스 불연속성, 반사, 부품 크기를 고려하는 것이 중요합니다.

Gen3

Gen4

SigTest를 사용한 Tx Test

0에서 41까지의 프리셋을 캡처하려면 시그 테스트를 사용한 송신기 테스트를 수행해야 합니다. 테스트 레인 수는 대칭 지원 기능에 따라 결정됩니다.

Symmetry only: 총 2개의 레인 또는 포트.
Asymmetry: 총 4개의 레인 또는 포트, 테스트 시간이 두 배로 소요됩니다.

USB4® v2 80Gbps Receiver 시험

Test ID	Test Items
4.2 Gen4 Rx TER Test
4.2.1	Gen4 Rx Equalization Training for TER Test
4.2.2	Gen4 TER test case 1
4.2.3	Gen4 TER test case 2
4.3 Gen4 Rx Frequency Variation Training Test
4.3.4	Rx Frequency Variation test case 1
4.3.5	Rx Frequency Variation test case 2
4.4 Gen4 Rx Return Loss
4.4.1	Gen4 Rx Return Loss (Informative)
4.4.2	Gen4 Rx Integrated Return Loss
4.5 Gen4 Rx LFPS

USB4® Gen4 Rx Calibration

Rx 캘리브레이션은 먼저 삽입 손실 적합(ILfit)이 -7.5 @ 10GHz 및 -9.5dB @ 12.8GHz를 목표로 해야 하는 USB® Type-C 패시브 케이블 어셈블리를 확인합니다. 수신기 테스트에 사용되는 모든 단일 물리적 레인 쌍의 허용 오차 범위도 각각 [-0 : + 1] 및 [-0 : + 1.5]dB여야 합니다.

리셉터클 픽스처가 제거된 테스트 채널의 경우, 삽입 손실 목표는 (-19dB - BERT_IL) @ 12.8GHz ± 0.5dB가 권장됩니다.

Signal Integrity 고려사항

Signal integrity 측정할 때는 다음 사항을 고려해야 합니다.

SNDR (Signal to Noise Distortion Ratio )
- Crosstalk
- PCB Trace Space/ Layout
DDJ, ISI
- PCB attenuation, Impedance
- SMT Component selection and size, and placement
- Via

IRL

PCB trace impedance variation
SMT Component selection and size, and placement

USB4® 인증 요건

모든 호스트, 허브, 도크 및 주변 장치는 실리콘 또는 최종 제품 여부에 관계없이 USB4® 적합성 테스트를 통과해야 합니다.

**USB® PD components are required to pass USB® PD compliance regardless of whether they are part of USB4® silicon. For components that are NOT part of USB4® silicon, it is recommended for a reference platform re-run to be conducted.

USB4® Multiple Cycle Test

USB4® 다중 사이클 테스트는 UUT 유형에 따라 위의 다이어그램에 따라 설정할 수 있습니다. A.1.1 및 A.1.3~A.1.6에 대한 테스트는 다음 정보를 확인하기 위해 10주기 동안 실행해야 합니다:

Host UUT: Verify that all USB4® Hubs enumerate (repeat on each DFP)
Device UUT: Verify that UUT enumerates
Hub/Dock UUT: Verify that UUT and USB4® device enumerates

USB4® Interop CTS tests

A.1.1 Inactive Detach & Reattach
A.1.3 Sleep/Wake
A.1.4 Hiberate/Resume
A.1.5 Restart
A.1.6 Shutdown/Power On