由于信息科技邁向高畫質影音、高速行動網絡等多個面向的數碼應用,加上近來云端運算的興起,整個信息產業從計算機、產品到基礎建設都創造出了數以百MB甚至GB計的數碼檔案資料流,而目前USB 2.0外圍裝置傳輸復制這類型資料時,動輒耗時數分鐘甚至數十分鐘,讓用戶相當不耐,也因此諸如USB 3.0、SATA 6Gbps、PCIe 3.0甚至Thunderbolt(10Gbps)高速傳輸技術也就應運而生,甚至也改變以往只能以專屬連接線如HDMI、顯示埠Display Port界面傳輸的顯示器面貌。
通用序列匯流排(Universal Serial Bus;USB)規格自1996年就已經出現,出道至今已有15年歷史,而2008年11月制定的USB 3.0能向下兼容于USB 2.0/1.1的裝置,藉由內埋光纖的SDP線達到5Gbps全雙工雙向傳輸效能,25GB的HD高畫質影片僅需70秒就能復制完畢;USB 3.0也能提供900毫安電源,更能供應當今各式PC外圍儲存裝置,甚至是低耗電液晶顯示器。而且隨著2011年下半AMD的Hudson D3芯片組與2012年第1季Ivt Bridge平臺都將集成原生USB 3.0連接埠功能,預期USB 3.0將在2011年被全面支持成為標準規格。
目前USB 3.0芯片大致可分類為:1.主控芯片(Host),連接南橋芯片于主板上,提供桌機或筆記本對外USB埠連接能力。臺系開發商有祥碩(asmedia)、鈺創、威鋒等。2.集線/分接器芯片(Hub),用來制造1接2或1接4的USB 3.0集線分接器,或集成于桌機前方面板、液晶屏幕或擴充船塢。3.裝置端芯片(Device)。目前集中在U盤的閃存控制芯片,外接硬盤專用的USB橋接芯片等。臺系廠商有祥碩、鈺創、威鋒、旺玖、銀燦、創惟等。4.轉接驅動芯片(Re-Driver),用于主板或集線器,可延長連接線與裝置兼容兼容性。
USB 3.0轉SATAIII橋接芯片夯S ATA3規格,于2009年5月改良NCQ與增加資料傳輸優先權排序,傳輸速率倍增為6Gb/s,能協助高效能SSD突破300MB/s的效能瓶頸。它也提供7mm超薄光驅以及1.8寸硬盤/SSD的microSATA等新形式連接頭。2010年底臺灣華碩/技嘉/微星等3大板卡廠商,已推出極多款支持SATA3主板,再加上2011年Intel第2代酷睿 i處理器平臺Cougar Point(P67/H67) PCH芯片具備支持原生SATA3規格,預料SATA3將在2011年成為市場主流規格。目前臺廠USB 3.0對SATA3橋接芯片,有銀燦IS621、祥碩AS1051E、威鋒VL710芯片等;后續各廠商會有2/4埠USB3轉SATA3橋接芯片的推出。
音訊/視訊透過USB的應用
音訊/視訊透過USB(Audio/Video Over USB)的概念,就是直接將影音資料藉由USB Hub傳輸到分接的AV視聽裝置來作多屏幕顯示或播放。特別以USB 3.0的5Gbps傳輸速率與全雙工、點對點的特性,足以實時播放1,920x1,080@60Hz Full HD高畫質電影,或100個頻道的HD高畫質(720x480@60Hz)影音資料串流量。而且每個裝置之間不會相互干擾,更沒有共享帶寬或延滯等待的情況。USB的AV應用,不僅可以做到多屏幕顯示、微投影機/投影機投影,也簡化屏幕電源線的設計,因為光靠USB 3.0連接線供電即可;手機也可藉由連接USB 3.0連接線,將手機畫面連接到大尺寸液晶屏幕放大顯示,達成內容可攜、行動化的便利。目前原昶與威鋒都有推出應用USB顯示的橋接芯片。而USB IF正在對USB 3.0的影音應用,制定相關的AV裝置級別(USB AV Devcie Class)。
云端運算下的超精簡計算機
借助USB 3.0多埠Hub以及集成Gbps以太網絡功能,它不再只是一個傳統的USB 3.0 Hub,而是在微軟云端運算環境下,所提倡的零終端機概念(Zero Client):只要1部具備多核心強大運算功能的計算機主機,對外連接這樣1部零型終端機(USB 3.0 Hub+GbE),搭配Windows MultiPoint Server 2010操作系統,這個Zero Client再連接到提供USB 3.0顯示功能的顯示器、USB鍵盤與鼠標,每一個使用者能透過眼前的USB顯示器與USB鼠標/鍵盤,以多人共享的方式,透過USB 3.0傳輸信息來共享、共享這部運算計算機主機。如此可以節省大筆的信息設備投資。目前原昶科技有提供建構這類Zero Client的解決方案。
PCI Express 3.0的動向
由于PCI Express 3.0規范較原訂時程延宕1年后,才于去年(2010年)11月定案,導致目前PCIe 3.0產品集中于上游開發業者的示波器、邏輯分析儀等產品,但仍有像祥碩、NXP恩智浦等推出PCI Express 3.0高速切換開關/多工器。
至于最有可能用足PCIe 3.0 8Gbps帶寬的產品就屬高階顯卡,GPU領導廠商AMD或NVIDIA勢必不會缺席,預料在2011年6月臺北計算機展,我們就會看到PCIe 3.0 8Gbps x16高階顯卡的初期工程樣品,但正式面市的時間應該會在2011年第3季或第4季之后,加上原生支持PCIe 3.0芯片組平臺的時程未定,預計要到2013年以后,才有較為明顯的市場成長。
搶先掌握規格話語權 坐擁大中華/全球消費性影音網絡與云端商機
根據市場研究機構統計,2010年整體USB 3.0芯片搭載量超過2,000萬顆,預期2011年可達1億顆以上,2012、2013年,各可達到3.7億顆、10億顆的高出貨量。證明了各類USB 3.0外圍產品的市場需求,為相關廠商帶來豐厚的商機。不過是否又會重蹈過去USB 2.0芯片殺戮戰爭的覆轍,在目前2011年1Q市場USB 3.0主控芯片報價已慘跌至3.5美元,值得我們密切注意。
所幸,在此次高速傳輸技術論壇中,我們看到臺系IC設計廠頻頻發揮創意,以及兼顧時程、物料成本以及產品性價比的努力,許多控制芯片與創新功能(例如4埠、USB 2.0硬件加速)皆由臺系IC設計廠所開發,面對紅海(殺價競爭)或開創藍海(開發創新應用),都呈現世界級的一流水平。
期許臺系IC設計業者,能在掌握臺灣晶圓代工上下游產業供應鏈的優勢下,莫只是緊緊追隨規格,而是要積極的進入USB-IF、PCI-SIG、VESA、HDMI、Wireless USB等論壇組織,去主導次世代高速傳輸技術并搶占規格制定話語權,相信以兩岸大中華市場逐漸蓬勃的13億消費人口,以及過去征戰全球PC與消費型電子市場的豐厚經驗,臺系IC業者絕對會有更棒的成績。