首頁 > 科技

價差100倍從何而來?細數USB Type-C資料線背後的貓膩

2021-07-20 03:00:31

CFan曾在《資料線也有「心臟」?USB Type-C線纜中的E-Marker晶片有啥用?》一文中提到,USB Type-C線纜的實際效能不僅限於E-Marker晶片,還需要匹配的用料。而這個用料,則包括介面(又稱公頭)以及線纜。

USB Type-C針腳連線

USB Type-C介面內擁有24組針腳,一根線纜支援多大的電流、多快的資料傳輸速度和視訊輸出等功能需要連線不同數量和類別的針腳。

比如,僅支援5A充電不支援資料傳輸的線纜只需與USB Type-C介面內VBUS+GND(傳輸5A電流)、CC+VCONN(用於Type-C通訊)相連線的針腳即可。

如果需要USB2.0速度的資料傳輸功能,還需要再加上D+/D-針腳,實際出線數量需要6根。這種標準的線纜對介面的要求不高,只需採用普通FR4材質的4層PCB材料即可滿足5A電流傳輸等級。

但如果是全功能的線纜,在前者的基礎上還需用上對應USB3.1的TX1+/TX1-、RX1+/RX1-、TX2+/TX2-、RX2+/RX2-以及邊帶訊號SBU1/SBU2,實際出線數量至少是16根。

此外,這類介面還需要選擇高頻、高效能的6層PCB板材,高速訊號線的走線要非常小心,因為超過5Gbps的高速率已經進入到微波領域,通過連線器和線纜傳輸如此高的速率必須考慮通道的不連續性引起的失真,為了將失真程度保持在一個可控的水平,需要線纜通過阻抗、延遲、時滯、衰減和串音等一系列測試項目。

USB Type-C線纜用料

通過連線USB Type-C介面內不同數量的針腳,並搭配相應的E-Marker晶片可以獲得不同功能和效能,但這還不夠。因為電力、資料和音視訊傳輸最終還需落實到線纜內的資料和電力線芯上,而後者的用料將直接決定各類訊號的傳輸質量。

比如,真正講究的線纜都需要在內部加入鋼套和硬封膠進行保護絕緣,線身內套上金屬遮蔽網和遮蔽鋁箔防止訊號干擾,通過填充鐵氟龍絕緣體、凱夫拉線、抗拉線和棉線來增加線纜的柔韌度等等。越高檔的線纜直徑越粗,但通過上述手段優化後,可顯著提升其耐彎折的能力,有效抵抗日常磨損。

而一些不講究的線纜,要麼特別細,摸起來就感覺質量極差,要麼就特別硬,彎曲收納時都怕將其折斷。

我們不妨以某知名資料線品牌為例,看看它對旗下不同規格USB Type-C線纜的內部用料說明。以支援5A和USB2.0資料傳輸的線纜為例,其內部只需4組線芯,並使用普通的加粗鍍錫銅芯即可。

對於支援5A、10Gbps資料傳輸和音視訊輸出的線纜,就需要採用10根鍍錫銅芯和8根鍍銀銅芯設計了。如果是支援40Gbps的雷電線,還需要對鍍銀銅芯進行加粗。

支援音視訊輸出的線纜,為了保證訊號的穩定大都還需採用同軸電纜結構,每根線都包括獨立的絕緣保護套層、外導體遮蔽層、絕緣層和內導體等(圖21)。

但是,當訊號在同軸電纜內傳輸時,其受到的衰減與傳輸距離和訊號本身的頻率有關。對於高頻訊號,傳輸距離越遠,訊號衰減越大。因此,最高階的雷電線長度普遍不超過0.5米,超過0.5米需要搭配額外的晶片對訊號進行放大,成本極高。

一般0.5米的雷電線售價多在250元以內,而2米長度的售價就需要600元左右了,而且後者在連線非雷電協議的儲存外設時,只能以USB2.0的速度進行資料傳輸。

USB Type-C線纜的混亂之源

雖然USB Type-C介面已經拿下了除iPhone之外的幾乎所有電子裝置,但與之配套的線纜規格之亂也令人眼花繚亂,原因就是不同類型產品對它的要求有高有低。比如,藍芽耳機身上的USB Type-C介面只要能1A充電就成,支援65W PD快充的移動電源也僅需3A。行動硬碟身上的USB Type-C介面只負責傳輸資料,市面上那些低價線纜其實都是給上述裝置準備的,夠用即可。

相對而言,筆記本和手機身上的USB Type-C接口才對線纜有著更高的期待值,但這也需要因具體的型號而定。

以筆記本為例,很多中低端產品身上的USB Type-C介面僅支援5Gbps的資料傳輸,好一些的支援10Gbps的資料傳輸,更好一些的在資料傳輸之餘還支援PD協議的充電和DP視訊輸出功能,這一類型的USB Type-C就是我們常說的「全功能型」。

資料型的USB Type-C介面可以搭配純USB Hub擴展出更多USB、網線介面或讀卡器

全功能USB Type-C介面可以搭配包括HDMI和充電介面在內的高階擴展塢

在高階筆記本身上,我們還能看到皇帝級的雷電3/4介面,隨著第11代酷睿筆記本的普及,雷電介面逐漸往中端市場下探,很多4000元價位的第11代酷睿輕薄本都已標配雷電4。

雷電介面可以搭配外接顯示卡擴展塢或5K~8K解析度的顯示器

在手機領域,以華為Mate/P系列和堅果R2為代表產品身上的USB Type-C介面都支援視訊輸出,相當於全功能型,也能搭配上圖中的擴展塢,將畫面輸出到顯示器端,並使用鍵盤滑鼠操作。可惜,手機圈更多機型的USB Type-C介面僅支援18W PD充電(不包括私有快充協議)和USB2.0的資料傳輸能力。

從經濟性的角度來看,我們應該根據手頭上具體裝置身上USB Type-C介面的功能搭配夠用就好的線纜。但從實用性的角度來講,筆者還是推薦大家購買至少1根支援5A、10Gbps和DP視訊(4K)輸出的全功能USB Type-C線纜,品牌資料線的售價多在60元~80元之間,價效比最高,而且足以滿足家中各類電子產品的充電、資料傳輸和外接顯示器的需求,無論什麼裝置都能拿來即用且不影響效能。

至於雷電線,除非你想外接超5K解析度的顯示器或外接顯示卡,而且家裡的PC還得配有這種介面,否則沒有必要挑選這類皇帝級別的線纜。


IT145.com E-mail:sddin#qq.com