產業洞見

您所必知的 USB4® 認證過程改革以及 USB4® v2 效能更新

作者：GRL Team | 2024/7/30 上午 02:35:21

USB4® 可支援高達80 Gbps 的資料傳輸速（Gen4 x2）以及更高的顯示解析度（在60Hz 可提供具有HDR 的16K 分辨率，並在120Hz 下可支援兩台8K 螢幕。塢解決方案。

USB-IF 在 2022 年 10 月發表USB4® v2。第二版的 USB4® 加倍了外接硬碟傳輸速率，及更高螢幕解析度影像傳輸。基於PAM-3 訊號編碼的物理層架構，透過現有的 40Gbps Type-C 被動電纜，達到 80Gbps 傳輸速率。在主動電纜，則新定義的80Gbps Type-C 主動電纜。USB4® v2 可以支援選項功能，非對稱傳輸（Asymmetry Link)，能提供高達120Gbps 的傳輸頻寬，並同時維持 40Gbps 接收頻寬。

 

 

USB4® v2 可在哪些裝置和應用上使用？

USB4® v2 的效能讓 HD 影片輕鬆地在外接儲存裝置，低延遲性也讓影音同步及隨時存取資料，影片編輯等工作更方便。更可以支援行動和網路儲存應用，透過連接一條電纜的方便性，把視訊、音訊、資料和電源一線搞定，使得行動辦公、會議室與家庭辦公室之間的行動更加無縫。

 

USB4® v2 技術概述

USB4 Gen 4 操作模式，電氣層規範詳述如何透過採用被動或主動電纜的 USB4® 互連來實現可靠通訊和互通性的要求及測試方法。以每通道 25.6GB 的波特率 的 PAM3編碼信號， 每個 PAM3 符號透過 11 位元到 7 trit 的映射，以每符號 1.57 位元編碼。Gen4 要求在無前向糾正錯誤 (FEC) 情況下，以1E-8 或更低的 Trit Error Ratio運行。同時，擴頻時脈 (SSC) 需應用於高速訊號傳輸，且 USB4® 連接埠內所有發射器均使用單一時脈來源。

 

USB4® v2 80 Gbps 發射器測試

下表列出了 USB4® v2 Gen4 電氣 CTS 0.9 版的測試項目：

 

測試 ID

測試項目     

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 回波損耗

USB4® v2 Gen4 的 ESD 元件選擇過程中， 需選擇回波損耗較低的元件。此外，考量走線較短時，IL相對小，使得RL相對大的情況，Gen4採用 IRL (Integrated RL)測試結果 。而 RL 結果僅供參考。在測試過程中，必須考慮阻抗不連續、反射以及元件尺寸。

 

 

Gen3

 

Gen4

  

 

帶 SigTest 的 Tx 測試

為了捕捉 0 至 41 的預置，傳輸器測試必須以 sigtest 進行。測試通道數則由對稱支援能力決定。

  • 僅對稱： 共有 2 條通道或連接埠。
  • 不對稱： 總共 4 個通道或端口，佔用雙倍測試時間。

 

USB4® v2 80Gbps 接收器測試

測試 ID

测试项目測試項目

4.2  Gen4 Rx TER 測試

4.2.1

用於 TER 測試的 Gen4 Rx 均衡化訓練

4.2.2

Gen4 TER 測驗案例 1

4.2.3

Gen4 TER 測驗案例 2

4.3  Gen4 Rx 頻率變化訓練測試

4.3.4

Rx 頻率變化測試案例 1

4.3.5

Rx 頻率變化測試案例 2

4.4  Gen4 Rx 回撥損耗

4.4.1

Gen4 Rx 回撥損耗

(資訊類)

4.4.2

Gen4 Rx 綜合回撥損耗

4.5  Gen4 Rx LFPS

 

訊號完整性考量因素

測量訊號完整性時必須考慮以下因素：

  • SNDR（訊號雜訊比）
    • 串音
    • PCB 走線/佈局
  • DDJ、ISI
    • PCB 衰減、阻抗匹配
    • SMT 元件選擇、尺寸和位置
    • 通孔
  • IRL
    • PCB 線路阻抗變化
    • SMT 元件選擇、尺寸和位置

 

USB4® 認證要求

無論是晶片還是終端產品，所有主機、集線器、底座和周邊設備，使用 USB4 logo 都必須通過 USB4 認證測試。

 **無論是否屬於 USB4® 晶片，所有 USB® PD 元件都必須通過 USB® PD 合規性測試。對於不屬於 USB4® 晶片的組件，建議重新運行參考平台。

 

USB4® 多循環測試

USB4® 多循環測試可依 UUT 類型按上圖設定。為了驗證以下信息，A.1.1 和 A.1.3 至 A.1.6 的測試必須運行 10 次：

  • 主機 UUT： 確保所有 USB4® 集線器都已枚舉（在每個 DFP 上重複此操作）
  • 設備 UUT： 確保 UUT 枚舉
  • 集線器/基座 UUT： 確保 UUT 和 USB4® 裝置枚舉

 

USB4® Interop CTS 測試

  • A.1.1 非活動分離與重新連接
    A.1.3 休眠/喚醒
    A.1.4 停止/恢復
    A.1.5 重新啟動
    A.1.6 關機/開機

 

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