我們都知道,USB Type-C接口天生就具備數據傳輸、充電(基於USB PD協議)和音頻視頻傳輸能力。但是,上述功能都有強弱之別,並因此衍生出了無數種規格的USB Type-C線纜。
USB Type-C功能的差異
以數據傳輸為例,USB Type-C可選USB2.0、USB3.0(USB3.1 Gen1,USB3.2 Gen1)、USB3.1 Gen2(USB3.2 Gen2)、USB3.2 Gen2×2(USB4 20)和USB4(雷電3/4)等多檔速度標準,分別對應480Mbps、5Gbps、10Gbps、20Gbps和40Gbps。
以充電為例,USB Type-C線纜雖然都原生支持20V電壓,但所支持的電流卻存在3A和5A之別。同理,USB Type-C線纜的視頻傳輸能力也是可選項目。
粗略的統計了一下,按照不同功能等級搭配出來的USB Type-C線纜就有13種之多,其中僅支持3A電流不支持數據傳輸和視頻輸出的線纜成本最低,我們可以將其理解為「乞丐版」),支持雷電的線纜規格最高售價最貴,而它也是所有USB Type-C線纜中的「皇帝」。根據上表的數據,從C~M規格的線纜都有一個共性,那就是需要一顆名為「E-Marker」的晶片,那E-Marker到底是什麼?
檔次高低全看E-Marker
USB Type-C應該是史上最亂的線纜,為了規範它們的功能和電氣性能,USB-IF設定了一個硬體門檻:
1、想支持5A大電流
2、想支持USB3.0或更高的傳輸速度
3、想支持視頻輸出功能,都需要E-Marker晶片的加持。
E-Marker的全稱為「Electronically Marked Cable」,我們可以將其理解為USB Type-C線纜的電子身份標籤,通過這顆晶片可以讀取該線纜的各種屬性,包括電源傳輸能力、數據傳輸能力、視頻傳輸能力和ID等信息。基於此,輸出端(如充電頭、筆記本)才能根據輸出端連接的設備(如手機或顯示器)調整匹配的電壓/電流或音視頻信號。
表2中的A、B線纜之所以不需要E-Marker,是因為它們僅需要通過3A電流,無需考慮視頻輸出能力,USB2.0的傳輸速度對線纜也沒有特別的要求。而C~M規格都繞不開1~3中的至少一項,所以都需要搭配E-Marker晶片用於輸入/輸出端設備的識別。
需要注意的是,E-Marker晶片自身也存在檔次之別。有些僅支持視頻輸出、有些僅支持USB 3.1 Gen1或USB3.1 Gen2、還有些僅支持5A電流傳輸,這類僅支持一項特殊功能的E-Marker晶片都屬於較低端的存在。中高端E-Marker晶片則擁有更高的集成度,可以支持1~3中的任意2項或全部功能,而支持所有特殊功能的線纜又可以稱為「全功能型」。
在線纜銷售詳情界面中,通常都會註明它所支持的各項功能和參數信息,但正如前文所述,數據傳輸速度存在5Gbps、10Gbps、20Gbps和40Gbps,視頻輸出也有支持單4K@60Hz以及雙4K@60Hz或8K@60Hz(雷電),因此全功能型的USB Type-C線纜也有強弱之分,規格越高價格自然也就越貴。
E-Marker晶片怎麼看
雖然USB Type-C線纜前後共有2個接口,一般情況下只需在其中1個接口內嵌入E-Marker晶片即可,但也有極少數線纜會在兩頭接口上配備2顆E-Marker晶片,雙晶片的好處是能讓充電器讀取晶片的成功率更高,保證穩定的大功率傳輸,當線纜長度達到2米或者更長時性能更好。
E-Marker晶片未來的發展方向是更小的封裝,因為它的尺寸越大會增加線纜插頭部分的複雜度與成本。
該線纜的E-Marker晶片封裝尺寸就有些偏大
在過去的很長一段時間,E-Marker晶片都需要引進。好消息是,如今內地生產E-Marker晶片正在崛起,並被用在了更多品牌的USB Type-C線纜身上。它們都通過了USB-IF協會認證,支持最大20V/5A電力傳輸,HUSB332還支持雷電3 40Gbps高速數據通信。
根據E-Marker晶片型號,我們可以在網上查找關於它的詳細資料
隨著第11代酷睿處理器的發布,代表著USB4標準開始正式商用。早在2020年10月中旬,易沖半導體推出了內地首顆,全球第5顆通過USB-IF USB4認證的E-Marker晶片CPS8821,對USB4技術的普及和發展具有里程碑的意義。隨著E-Marker晶片國產化進程的加速,中高端USB Type-C線纜的售價也將進一步走低。
需要注意的是,E-Marker晶片只是決定USB Type-C線纜功能和性能的要素之一,想支持更高的傳輸速度和視頻輸出能力還需要搭配更好的線纜內部用料。因此,很多線纜內置的E-Marker明明支持10Gbps,但卻被用在了僅支持USB2.0和5A充電的低端線纜之上。有關線纜用料的說明,我們會在後面的章節中加以詳述。
如何檢測E-Marker性能
一般情況下,我們通過USB Type-C線纜的外觀無法透視它的功能,很多網店更是缺少在售線纜的參數信息說明。在不拆解的情況下,我們如何才能快速辨別一根線纜的實際性能呢?
ChargerLAB旗下的測試工具系列品牌POWER-Z就可以實現對USB Type-C線纜的測試分析。以POWER-Z KT001為例,該產品可以通過直插充電器或頂部的Micro USB接口供電,通過撥輪進行快充觸發,並切換到「E-Mark Info Reader」模式後,再將任意USB Type-C線纜插入底部的USB Type-C接口就能通過屏幕讀取E-Marker晶片記錄的信息了。如果線纜內部沒有E-Marker晶片,插入線纜後POWER-Z KT001屏幕內則不會顯示線纜的相關信息。
筆者手頭的POWER-Z KT001上市時間較早,對雷電線纜的數據部分沒有定義(最高只能識別10Gbps),但最新上市的部分POWER-Z測試儀卻已經可以正確讀取雷電線的40Gbps性能信息了。如果你是技術控,或是想測試一下家裡的USB Type-C線纜到底是什麼等級,有沒有被商家騙,可以考慮買一個POWER-Z測試儀親自試試。