1 USB3.0十倍速的技術(shù)關(guān)鍵
第三代通用序列傳輸口（USB3.0）承襲USB的便利性及多樣性，一舉將傳輸速度提升十倍，且保有對(duì)于現(xiàn)存USB裝置的向下相容性，預(yù)期將迅速普及于個(gè)人電腦，消費(fèi)電子，通訊等各式應(yīng)用。現(xiàn)有的USB2.0纜線及連接器提供了四條信號(hào)線，包含VBus5V500mA直流供電，一對(duì)DP/DM半雙工雙向差分信號(hào)線，以及GND接地，以此四條接線提供了USB2.0的480Mbps的資料傳輸，及直流供電。USB3.0為了提供高達(dá)5Gbps的資料傳輸率，額外增加五條訊號(hào)線，包括兩對(duì)單向傳輸?shù)某咚伲⊿uperSpeed）差分訊號(hào)：SSTX+,SSTX-,SSRX+,SSRX-，及多一組的接地接點(diǎn)，并將直流供電能力提升至5V900mA。其中的兩對(duì)差分訊號(hào)分別負(fù)責(zé)傳輸及接收，提供雙向全雙工的5Gbps的傳輸能力。
圖1：USB3.0連接器，后排的USB3.0SuperSpeed信號(hào)接點(diǎn)。
圖2：USB3.0纜線示意圖，藍(lán)色部分為SuperSpeed5Gbps信號(hào)。
2 SuperSpeed5Gbps信號(hào)品質(zhì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及量測(cè)挑戰(zhàn)
USB3.0SuperSpeed位元傳輸率高達(dá)5Gbps，且采用開放式接口，信號(hào)品質(zhì)將直接影響裝置相容性及傳輸效率，與使用者體驗(yàn)息息相關(guān)。主控芯片、印刷電路板、連接器、纜線甚至裝置端芯片組，都是影響信號(hào)品質(zhì)的關(guān)鍵。對(duì)于芯片廠商的類比傳輸設(shè)計(jì)能力，半導(dǎo)體制程變異，系統(tǒng)廠商的印刷電路設(shè)計(jì)布局都是全新的考驗(yàn)。不同于USB2.0的經(jīng)驗(yàn)，信號(hào)品質(zhì)的參考指標(biāo)將不再只是傳輸端的眼圖（Eyediagram）。USB3.0獨(dú)立的傳輸及接收通道，系統(tǒng)接收能力也成為信號(hào)品質(zhì)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要量測(cè)指標(biāo)。接收端量測(cè)主要考驗(yàn)待測(cè)物對(duì)不同頻率的時(shí)基誤差容忍能力。容忍能力越強(qiáng)的芯片，代表其系統(tǒng)設(shè)計(jì)可較寬松，可使用較長的信號(hào)走線，也有較佳的裝置相容性。
圖3：USB3.0SuperSpeed傳輸端信號(hào)量測(cè)眼圖（Eyediagram）
圖4：USB3.0接收量測(cè)結(jié)果。橫軸為時(shí)基誤差的頻率，縱軸為時(shí)基誤差的振幅。綠點(diǎn)表示位元錯(cuò)誤率低于10-12的測(cè)試基準(zhǔn)點(diǎn)。黑線為測(cè)試基準(zhǔn)規(guī)范。
3 主機(jī)板及筆電的延伸設(shè)計(jì)
在USB2.0相當(dāng)普遍的前端連接口，以內(nèi)連接的方式連接主機(jī)板及主機(jī)外箱，提供使用者方便順手的熱插拔應(yīng)用。USB3.0連接口勢(shì)必也將導(dǎo)入前板連接口的設(shè)計(jì)，額外的連接器及內(nèi)部連接線，對(duì)于信號(hào)品質(zhì)又是外加的考驗(yàn)。
圖5：USB3.0內(nèi)部連接口針腳定義。
此外在筆電設(shè)計(jì)中，普遍使用軟排線連接不同的子板，以配合輕薄的外型及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。軟排線的阻抗控制，軟排線連接器的信號(hào)連續(xù)性，都不如印刷電路板及標(biāo)準(zhǔn)連接頭容易控制。這些都將是未來筆記型電腦中USB3.0連接口的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。如何在不使用信號(hào)調(diào)整器（re-driver）的額外成本下，導(dǎo)入前板及軟排線等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，又維持良好的5Gbps信號(hào)品質(zhì)，成為重要的元件選擇關(guān)鍵。
圖6：USB3.0內(nèi)部連接口及連接線
美商睿思科技的USB3.0主端控制芯片F(xiàn)L1009，因應(yīng)前述不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，整合高效能類比實(shí)體設(shè)計(jì)，完整驗(yàn)證不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。包含可容許長達(dá)23公分（9英寸）的線路布局長度，釋放系統(tǒng)設(shè)計(jì)在線路布局（layout）上的局限性，并允許長至45公分的前板USB3.0額外接線，且不需額外re-driver的成本，使系統(tǒng)商與板卡商得以創(chuàng)造最高性能的產(chǎn)品，并有效減少設(shè)計(jì)時(shí)間與成本。除此之外，F(xiàn)L1009也是全球第一顆支持xHCI1.0的SuperSpeedUSB主控端芯片，提供超高效能及絕佳相容性。