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关于 USB Type C技术、应用和产业链的最强解读
什么是 USB Type C
USB Type-C一种电子设备接口标准,也叫 USB-C,是 USB Type-A/B的升级版本。2014年 8月,USBIF
发布 USB Type-C接口标准,为业界制定了下一代 USB接口的标准规范。相比于 USB Type A/B,USB Type-C
拥有显着的技术优势,加之产业巨头力挺形成的产业链和生态链,开始逐步统一电子设备接口。
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USBType-C接口具有六大优势: 1)全功能:同
时支持数据、音频、视频和充电,奠定高速数据、数字音频、高清视频、快速充电、多设备共用基础,一
根线可代替以前多根线缆; 2)正反插:与苹果Lighting
接口类似,端口正面反面相同,支持正反插; 3)双向传输:数据、电力可实
现双向传输; 4)向下兼容:通过转接器,能兼容USB
Type A、Micro B等接口; 5)小尺寸:接口尺寸为 X ,约为 USB-A
接口 1/3; 6)高速率:兼容 USB 协议的可支持高达 10Gb/s数据传
输。
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高速率的数据传输对信号与电源完整性要求更为严格,因此就对线缆企业在生产制作过程中提出了新的要
求。为了能同时实现数据、音视频和充电功能合一,USB Type-C增加了 8条价格高昂的高频同轴线,这让
部分应用的线缆造价比一般类型高数倍。Type-C不仅在技术上对线缆以及连接器企业提出了要求,同时推
动了行业的整合调整,线缆以及连接器企业需要及时在整体技术上得到突破,才能不被淘汰。
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根据 IHS Technolog的y报告预测,USB-Type C接口使用量最大的市场将集中在智能手机、平板和笔记本
电脑上,现在被USB覆盖的所有领域都可用 USB-Type C取代。从产业链自上而下看,USB协会、标准制
定、接口芯片、代工厂和消费终端的业界巨头都不遗余力推进USB-C的普及。
● 接口芯片:TI、NXP、Cypress、Analogix等多家芯片厂商都已发布了多款集高速数据传输、充电和视频于一体的接口芯
片。 ●连接器 /线缆厂商:立
讯精密作为全球最大的连接器厂商,积极参与到相关标准制定中,并且将是相关设备代工的最重要厂商;鸿海、正崴等连接
器巨头也不断布局相关业务。 ●终端厂商:苹果和谷歌最早在笔记
本平板电脑上使用 Type-C接口,预计后续机型也将开始使用新的接口。Intel也开始在软硬件两端着手准备用 USB Type-C
取代模拟音频接口。在数据存储、显示、快速充电、扩展坞等其他应用方面,都已经有很多 USB-C接口的产品上市。
●系统平台:苹果 OS、谷歌 Android和微软 WP平台最新版本均原生支持 Type-C。
USBType
C 的应用方向及市场规模 USB Type-C是一个大
生态,他的出现可以变革很多领域的连接方式,具体分为以下几个方面: 1、平板和轻薄型笔
记本是 USB Type-C的最早应用。 2014年 USB Type-C标准推出
后,最先在 14年底应用在 Nokia N平1 板,随后 15年初在谷歌 Chromebook Pix上e,l 但真正为大众所熟
知,则是借助苹果超薄款Macbook的普及。USB Type-C与轻薄型笔记本完美结合,并且逐渐向普通笔记
本和台式机扩散。 2、智能手机是USB Type-C最主
要的市场和增长驱动力。 2015以来,Type-C从最早 4月份的乐视手
机,到 16年逐渐出现在主流智能手机品牌的高端旗舰机型中,华为 P9和荣耀 V8、三星 Galaxy Note、 7
小米 5、乐视乐 Max、LG G5、魅族、HTC 10等安卓主力厂商的旗舰机型纷纷使用 USB-C代替目前的
USB Micro 。B 从高端到低端逐级渗透,是 Type-C在智能手机中的发展路线。目前,市场上新发布的主
流旗舰机型,已全面开始使用 USB Type-C接口。 3、数字耳机将是 USB Type-C在
可穿戴应用的突破口。 飞利浦、乐视等厂商已经推出Type-C接
口的数字耳机。在数字流媒体市场快速发展的环境下,手机端取消模拟音频接口是大趋势。从高清无损
音源到音频处理电路,再到音频输出设备,一场数字音频的变革势在必行。数字耳机、智能耳机将会有
巨大的市场空间。 4、USBType-C将是 VR/AR设备连接的最终解决
方案。 USB-C集高速数据、快速充电、音视频于一体,最适合
VR/AR设备高清、大带宽、低延迟和人机交互的 VR/AR需求,将是 VR/AR设备与 PC和手机连接的最
终解决方案。同时,最新款的平板电视也开始导入全功能 Type-C,实现接口统一。 : .
其他,在汽车及泛物联网终端中,Type-C亦将是重要的接口选择。
图 7,USB Type C的大生态 据 IHS预测,
不考虑线缆等附件,到2019年将出货约 20亿带有 USB-C接口的设备,CAGR 高达 231%。 电脑及
外设 PC端于 2015年最先采用
Type-C方案,包括笔记本、台式机在内的渗透率在2019年有望达到 80%; 无线产品
包括智能手机和平板电脑在内的无线产品将于今年开始放量并快速增长,预计到2019年渗透率将达到
50%;其他消费电子 平板电视、机
顶盒、播放器、AR/VR等今年开始有 Type-C接口设备问世,到 2019年预计渗透率可达到 30%。汽车
汽车应用进度稍慢,需要等到 2017年才会有相关产品问世,并且在2019年占据 20%以上市场份额; : .
Type-C设备和应用场景众多,产品梯队丰富。 其一、现在
所有使用 USB 接口的地方都可以使用 Type-C代替;其二,根据对充电速度、数据传输速度、视频兼容等
需求的不一样,连接线/接口解决方案价格区间较大,兼容、PD和 Display Alt Mo等de全协议的解决方案
可以是普通 Type-C的 10倍;其三,在产品过渡期会有大量的转接线需求,以兼容各类不同格式的老产品;
其四,衍生应用多,例如接口取消后,就会催化智能数字音频市场,并且将来还会增加如 VR/AR等很多
新的应用场景等。
此外,Type-C变革将引发一系列联动需求。
例如,模拟音频接口取消后,使用 Type-C传输数字音频,将有利于防水性设计;同时,主板上音频处理
芯片外移,会减少手机 PCB板面积、成本和功耗,带来外置音频转换附件、数字耳机以及电池容量的增量
机会;听音乐时同时无法充电,又会催生无线充电和快速充电的需求。多线合一也给高清显示,VR/AR的
应用带来更广阔空间。
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我们依据 IHS对 Type-C设备的分类,根据最新行业信息对其渗透率预测略作修正,结合目前出厂价格和
未来变化趋势,分别对无线设备(手机和平板)、电脑及外设、消费电子和汽车等应用做出估算。2016到
2020年,仅考虑接口和线缆部分,USB Type-C市场规模分别为 32/135/305/502/6亿6元9 ,如果将衍生的数
字智能耳机等考虑在内,则总规模将超过千亿。
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USBType C将推动快速充电的普及
智能手机对于宽带无线通信、图像处理等多方面的需求导致实际耗电呈指数增长。未来5G通信带宽将比
4G增加 10倍,4K/8K等高清视频技术逐渐应用,CPU、GPU等运算电路处理能力不断增强,这一切都将
导致智能手机整体能耗需求将成指数增长。
电池
容量呈线性缓慢增长,能耗需求缺口逐渐拉大。电池技术迟迟无法突破,成为终端使用的最大瓶颈。电池
容量增长缓慢,每年线性提升约15%,而能耗则是呈指数增长,能耗需求与电池性能的差距愈发明显。电
池性能曲线将与能耗需求曲线严重脱轨,提高充电速度成为电池续航的关键解决方案,快速充电已成为市
场竞争热点。
因此快速充电技术将成为手机标配。 : .
在电池容量无法迅速取得突破,手机用电量又飞速增长的前提下,快速充电技术普及尤为必要。中国信息
通信研究院对快速充电的定义是:30分钟充电进入电池的平均电流大于3A或者30分钟充电电量大于60%。
常见快速充电技术可分为两种: 高压快充:通过
提高电源适配器输出电压来提高终端充电功率和速率 低压快充:通过提高电
源适配器输出电流来提高终端充电功率和速率 快速充电系统包括快充标准,
快充电源适配器,接口E-marker芯片,线缆,手机芯片,电池等多个部分。各部分都必须针对不同标准专
门设计,才能实现快充功能,并且保证充电安全。 快充适配器
需要专门适配器将交流电降为所用快充协议规定的电压电流,并提供足够安全保证 快充
线缆 需要能承载 5A甚至更高
的大电流,并且搭载接口芯片做识别、认证和保护 手机芯片
对电源管理 IC 和处理器提出更高要求,支持在手机软件界面充电类型选择和保护 快
充电池 使用专门的快速充电电
芯,充电倍率(充电电流/电池电量)至少在以上。目前市场上快充手机电池绝大部分都使用ATL 电芯。
而对于快速充电现状,目前标准众多,亟待统一 (1)市场
快速充电标准众多
快速充电各家跑马圈地,标准不一。 市场主流快速
充电标准有高通 Quick Charg方e案,联发科 Pump Expre和ss OPPO VOOC方案等,华为和三星也有自己的
快充方案。
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(2)低压快充:联发科和 OPPO VOO C 联发科 Pump 和 OPPO
VOOC采用低压大电流快充方法。 联发科之前发布的 Pump Expres和s 版
本是高压快充路线,从 Pump Expres开s 始移到低压快充上来。在低电压下为了达到快速充电需要使用比
较大的电流,充电线缆需要经过专门设计以承载大电流。也是市场上首款采用 USB Type-C/PD接口协议的
低压直充方案。OPPO VOOC则采用恒定 ******@4/5A标准提供高达 20~25W功率。
低压快充技术充电效率高达 95%以上。 : .
快充方案仅需 20分钟就能将手机电池从 0充到 70%。对于同样容量电池,使高通Quick Charg技e 术的小
米 Mi5需要 40分钟,没有使用快充技术的iPhone 6 Pl需us要 1小时 40分钟。相比PE ,PE 的功耗降低了
50%,效率可提升至95%。效率大幅提升意味着即使使用大功率充电,充电器和手机发热也极为有限。PE
快充技术将集成于联发科 Helio P20及之后版本的处理器中,终端产品将于 2016年末上市。
(3)高压快充:高通 Quick Charg为e代表 高通
QuickCharge采用高压快充标准。得益于在手机处理器端的统治级地位,目前有超过 100种智能手机都
采用高通 Quick Charg的e方案,现已发展到。采用高压快充技术,通过~20V动态可调节电压和最大 3A
电流以实现最大 36 W充电功率。同时,QC 采用了最佳电压智慧协商(INOV)技术,可让受电装置自行
判断,以最适合的功率级别进行充电,将能源转换效率最大化。
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QuickCharge标准兼容 USB Type-C接口。高压快充的方案使得用普通线缆就可