联合国国际电信联盟（ITU）去年底发布评估报告，指2022年全球73%的10岁以上人囗持有手机；We Are Social《Digital 2023:TAIWAN》报告指出，2023年台湾网路使用总人数已达2,168万人，相当於全台90.7%的人囗，较2022年增加16万人。台湾民众的数位装置内容也渐趋多元化，《Digital 2023:TAIWAN》数据显示，23%的民众拥有一台以上的游戏主机、35%拥有智慧手环/手表，平板电脑的普及率更高达42%。随着元宇宙应用、手机联网与智慧生活成为日常，串联智慧载具的USB占据重要的战斗位置。

USB发展史：从分治到统一

USB(Universal Serial Bus)的中文名称是「通用序列汇流排」，白话的说法就是「接头」，可以串联各种智慧载具，1994年由Compaq、DEC、IBM、Microsoft、Intel、NEC和Nortel等公司联合提出，发展迄今历经多种介面及版本迭代，如USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C。有点年纪的使用者应该记得那段电脑??槽不够用或不好用的年代，直到1996年USB1.0登场，USB开始神进化。

在USB1.0的年代，使用者已经明显发现跟过去的接囗相比，USB具有诸多优势，如USB随??即用，使用过程中即使拔去USB也不用担心影响装置运作，还能提供2.5W的电力，传输速度达1.5Mbit/s，但缺点是传输线信号衰减状况严重。1998年USB1.1推出後在这部分缺点获得改善，甚至传输速率来到12Mbit/s。2000年USB2.0推出後传输速度达480Mbit/s，而且相容性变隹，USB俨然成为另一种3C标配。

以手机使用的USB来说，在Nokia、Sony Ericsson等手机大厂称霸的年代，虽然手机多能支援USB传输，但手机接囗多半是一人一把号，各吹各的调，不同厂牌装置的相容性并不高。在USB-IF(USB Implementers Forum)协会的促成下，各大业者同意使用共同接头，2007年出现Micro-USB，不仅保有USB2.0协议，还搭配BC(Battery Charge)充电协议，距离手机USB接囗大一统之路再近了一些，挡在路上的是苹果(Apple)的FireWire传输介面，形成iOS与Android分庭抗礼的局面，2012年苹果(Apple)推出iPhone 5，改成正反面接可??的Lighting接囗。

时至今日，常见的手机充电接头规格约有三种：USB micro-B、USB Type-C及Lightning。从市占率来看，市售手机随附充电器中约50%属於USB micro-B规格，在非苹果(Apple)智慧型手机中，充电器接囗已逐步转换至USB Type-C，市占约29%，苹果（Apple）手机仍以Lightening为主，市占约21%。

前述市占比可能很快出现变化。欧盟(EU)於2022年6月决议，2024年秋季前，欧盟国家销售的中小型电子装置(如智慧手机、平板电脑、耳机、数位相机、游戏机、电子书阅读器等)都必须将充电器接孔改为USB Type-C，至於不同充电接孔及功率型号复杂的笔电产品另有额外的40个月缓冲期调整相关零组件。此举宣告充电规格百家争呜的局面告终，未来，USB Type-C将成为欧盟电子产品的通用充电接头。这也代表未来USB Type-C规格将遍及各类3C产品，而苹果(Apple)也可能改用USB Type-C以符合欧盟法规。

USB迭代进化：充更快、传输更快、正反可??

图一 : USB产品种类

依产品种类区分，USB大分为Host（System）、Peripheral（Device）、Hub、Compound Device、Embedded Host及OTG（On-The-Go）。Host（System）可连接USB设备硬体，如笔电、桌上型电脑等；随身硬碟、印表机等电脑外部装置多使用Peripheral(Device)；Hub集线器可将多条乙太网路双绞线或光纤集合连接在同一段物理媒介下，可连接数个Device；Compound Device拥有提供系统的人机装置、影像装置、储存装置等功能(Function)，也带有一个Hub，与其他装置连接时可以作为Host使用；Embedded Host泛指非Windows系统的装置(如Chrome、Linux OS等)；OTG（On-The-Go）是USB2.0规格的补充标准，可使USB周边装置变为USB主机，与其他USB装置连接通信。

多年来，USB-IF协会秉持充更快、传输更快、正反可??三大原则，持续开发新的标准与规格，如2009年发表USB BC1.1、2010年修改充电标准为USB BC1.2、2012年发布USB PD(Power Delivery)，并支援BC与USB2.0/USB3.0，首先达成「快充」目标。2013年发表USB3.1标准，达成「传输更快」目标，同时将USB3.0标准改称为USB3.1 GEN1/5Gbps。2014年推出正反可??的USB Type-C，并且支援USB PD。2017年推出速度达20Gbps的USB3.2，同时再度更改分类，出现多数使用者都雾煞煞的USB3.2GEN1/5Gbps、USB3.2GEN2/10Gbps及USB3.2GEN2x2/20Gbps等规格。

至於USB接头种类，最常见的是Standard A（Type-A），又分为Plug及Receptacle；Standard B（Type-B）接头多用於印表机、外接硬碟等装置。USB-IF於2014年推出的USB Type-C可以正反??，在Host或Device端皆适用，也是未来市场主流。苹果(Apple)使用的Lightning接头与USB Type-C相似，随着Type-C主流地位渐趋稳固，苹果(Apple)也将逐步朝Type-C靠拢。

常见的USB Type-A内部有4个触点，主要存在於电脑设备上，用来控制USB规格的数据传输，是使用范围最广、使用时间最长的介面之一，仍有少数旧设备使用。USB Type-B主要用於影印机、扫描机、CD烧录等数据上传。AB二者的缺点是体积大、使用不便，而且容易损坏，加上传输能力有限，很快被後起之秀取代。

2015年亮相的USB Type-C被归类为USB3.1，实际传输规格可以提供USB1.0与USB2.0规格。相较於USB Type-A，USB Type-C接头内部最多可容纳24个针脚，执行的功能更多，而且体积小、支持盲??，多数Android手机使用USB Type-C。

Lightning正反可??，传输速度为USB2.0，介面为Thunderbolt，是2011年英特尔(Intel)与苹果(Apple)合作开发，技术代号为Light Peak。多功能介面融合PCIE和DisplayPort两种通信协议，可同时支援高速资料传输和视频/音讯广播，同时具备USB和DP或HDMI/DVI/VGA转接输入/输出功能，频宽达10Gbps/20Gbps(Lightning1/Lightning2)，是相当先进的技术，在USB Type-C出现之前曾独领风骚。

Lightning3则采用USB Type-C物理介面，传送速率、视频拓展、充电性能等介面协定堪称顶级，功能强大，还可以连接外置显卡。缺点是所费不赀，消费者却步，加上专利掌握在英特尔(Intel)手中，导致厂商须支付高昂的授权费，USB-IF协会2019年9月推出USB4.0(40Gbps)规范後，稍微淡化了这个问题。

USB4.0介面具备Thunderbolt3的超大频宽资料传输能力，可支援同等於Lightning3的视频拓展及充电功能，堪称功能最全、体积最小、速度最快的物理介面，而且相容USB3.2、USB3.1、USB3.0、USB2.0及Lightning3。2019年英特尔(Intel)已授权将Thunderbolt3传输技术向USB-IF协会开放给所有使用者。

3C界新CP：USB4.0+USB Type-C！

USB4.0与USB发展路径不同，是基於英特尔(Intel)的Thunderbolt3所开出的传输介面标准，2011年起导入苹果Macbook，2015年全面转为USB Type-C连接器後，逐渐使用於非苹果(Apple)电脑。超微(AMD)於2022年Ryzen 6000新平台宣布支援USB4.0，加上英特尔(Intel)Thunderbolt4相容USB4.0及其他USB系列产品，市场相当看好USB4.0的未来性。

现代人多半使用多种行动载具，也必须使用不同的USB传输资料，出门在外还得张罗一堆传输线。USB4的诞生使得手机为首的消费性电子装置的传输介面趋於一致，未来，串联各种载具只要一条传输线。USB4.0的资料传输速度每秒可达40Gbps，效能是USB3.2 Gen2x2（20 Gbps）的2倍，接头也改为USB Type-C，未来使用者不仅只要一条传输线可以搞定数个载具，随意??拔也不用担心??错孔。

2021年起，英特尔(Intel)的桌上型电脑与笔电处理器已同时支援Thunderbolt4与USB4.0，加上超微(AMD)处理器跟进，至少未来电脑传输介面走向另一个一统阶段。另一方面，欧盟宣布在2024年前将手机、平板电脑与数位相机等装置充电接头统一使用USB Type-C规格，是否促成USB Type-C接头搭配USB4.0传输线成为3C新组合，值得期待。

新一代介面技术Battle：USB4.0与Thunderbolt4

图二 : Thunderbolt 4与Thunderbolt 3技术皆提供高达40 Gbps的总频宽。(source：Intel)

基本上，USB4.0和Thunderbolt4都是下一代介面技术，都使用USB Type-C介面，都能实现高达40Gbps的资料传输速度，而且都是基於Thunderbolt3的底层协议而来，二者可以相容及互补，不同之处在於介面使用的技术协议。USB4.0介面具有广泛的通用性，装置要求低。不过，由於Thunderbolt4介面性能具有更严苛的产品功能、验证测试与认证要求，相对来说，支援Thunderbolt4的装置对於使用者体验来说，可能略胜一筹。

USB4.0在Thunderbolt3的基础下，最高双向传输频宽从USB 3.2 Gen 2×2的20Gbps提升到40Gbps，除了资料传输，也可支援影像资料及电力传输，甚至支援Thunderbolt3、PCIe (PCI Express)等功能，还能改为隧道(Tunneling)传输模式。

至於Thunderbolt4则是全面支援电力传输、影像资料、PCIe等功能，最低双向传输频宽为32Gbps、充电输出功率为15W，相较於USB4.0最低双向传输频宽的20Gbps、充电输出功率7.5W，规格更胜一筹。尤有甚者，Thunderbolt4搭配长度2公尺以上的传输线，却仍能维持40Gbps频宽，而USB4.0则需要保持在1公尺内的距离，才能维持40Gbps，超过距离可能降至20Gbps。不过，随着USB4 v2.0规格的出现，这场较量尚未分出胜负。

USB-IF协会於2022年底发布新一代USB4 v2.0规格，是近期USB介面标准的一次重大更新，传输速率翻倍至80Gbps，支援现有被动传输线，同时更新定义主动传输线，使高速资料传输与显示讯号传输协定（Protocols）更为优化。为提高USB4 v2.0传输速度，USB-IF协会与英特尔(Intel)采用PAM3(Pulse Amplitude Modulation 3-level)取代不归零（NRZ）编码。由於USB4.0加入USB Type-C需要更大电力输送的USB-PD标准，为优化高速资料，维持传输稳定性，被动及主动传输线都需通过认证并搭载eMarker以确认符合认证设计。

图三 : ??创USB Type-C E-Marker传输线控制ICEJ903通过USB-IF 40Gbps USB4与Intel Thunderbolt4认证。(source：??创)

USB4 v.2.0是基於全新物理层架构开发，为USB Type-C生态系统提供更高的性能支援。未来不只笔电能直接输出8K/120Hz的显示讯号，高速硬碟、显示卡扩展坞等装置也有机会在不损耗性能的前提下接入电脑。随着各类装置对产出的照片与影片画质、存储容量要求越来越高，动辄4K、8K超高画质的资料上传速度也需要更快，具有快充特性的USB4.0、USB4 v.2.0及Thunderbolt4，未来性不言可喻。

对使用者来说，未来USB4.0只需一条线就能进行资料传输、影音传输、PCIe、充电等工作，还同时相容前几代USB，甚至相容Thunderbolt3，便利性的确大为提升。不过功能越多，内部结构越复杂，除了矽智财(IP)需求，也拉高了主控端(Host)、装置端(Device)等控制IC设计的技术门槛。

图四 : 新唐开发USB 4.0 Re-Timer晶片。(source：新唐)

渗透率与杀手级应用有待时间催化

USB4.0不只速度提升，而且架构大改，高速之下会衍生杂讯干扰等问题，如果需要支援过去几代的USB装置，连线埠物理层(PHY)跟逻辑层都要同时提升，硬体逻辑设计也相当困难，对於业者来说是挑战，也是机会。

目前台湾业者??创的全资子公司??群打入关键高速传输供应链，包含Thunderbolt及USB 4.0，USB 4.0以E-Marker晶片切入供应链；创惟、威锋分别以USB Hub、USB Device端等控制IC打入USB 4.0供应链；新唐开发USB 4.0 Re-Timer晶片，抢攻USB 4.0高速传输介面所需中继器晶片商机。

图五 : 祥硕Host端IC ASM4242的双向传输速度最高趋近40Gbps。(source：祥硕)

祥硕於2022年底推出两款USB4.0产品，Host端IC ASM4242的双向传输速度最高趋近40Gbps，同时支援PCIe Gen 4及Thunderbolt3；整合PD控制IC推出ASM2464PD Device端控制IC，已通过第三方专业测试机构完整测试，并取得USB-IF协会认证。至於未来USB4.0是否能取代USB 3.0，一如USB3.0取代USB2.0？祥硕总经理林哲伟表示，USB4.0单价高，属於金字塔顶端商品，渗透需要时间发酵，希??2023年电竞或高阶产品可以搭载主控端应用。

USB4.0与Thunderbolt4都走向诸多功能整合到一条线的应用领域，USB4 v2.0与Thunderbolt4更朝最高双向传输频宽80Gbps迈进，就市场落地来说，现阶段40Gbps尚未普及，未来哪些应用可能需要80Gbps？业者坦言，杀手级应用尚未出现，但是扩充基座（Docking Station）的角色势必更为吃重，不少业者已积极布局。