前言

目前USB4接口已經在PC主機、筆記本電腦、一體機、迷你主機、VR頭顯等終端上得以普及，周邊生態如全功能線纜、硬盤盒、擴展塢種類豐富，伴隨iPhone15旗艦手機的加入，未來有望一條USB4全功能線纜完成端到端數據、視頻、充電、音頻全搞定，縮短等待時間，大幅提升生產效率。USB4的應用從20Gbps起跳，目前40Gbps已經普及，未來80Gbps和120Gbps也將迎來商用，可見USB-C高速接口生態一直在挑戰數據傳輸極限，將極速進行到底。

由充電頭網舉辦的2023 USB4高速傳輸技術研討會已經于10月17日在充電頭網公眾號以及嗶哩嗶哩平臺進行直播。本次直播邀請了USB-IF授權實驗室、頭部芯片企業、連接器企業、精密制造企業專業人士等領域的數十位各個領域的大咖為大家答疑解惑，并進行深入的交流與討論，分享市場最新動態與干貨。這些討論有助于推動高速傳輸技術的發展，提高用戶體驗，促進行業的進步。

在本次大會上，深圳慧能泰半導體科技有限公司（簡稱：慧能泰）給大家帶來了《助力USB4，地表最強eMarker HUSB332E介紹》的精彩演講，演講嘉賓是深圳慧能泰半導體科技有限公司 銷售經理 陳偉先生。本次演講為大家分享了諸多USB4有關的內容，以及USB4的市場趨勢，引出慧能泰的2個大功率高速率USB4 Type-C線纜的解決方案，都是基于HUSB332系列打造的方案。

本次演講的內容分為3個部分，分別是 USB4 標準/規范簡介，USB4 Type-C線纜的市場趨勢，大功率高速率USB4 Type-C線纜的實現方法。其中大功率高速率USB4 Type-C線纜的實現方法有2種。第一種是業內首發支持USB4 PD 3.1 4pin eMarker HUSB332D，極簡極小極強大的解決方案，第二種是業內首發支持USB4 PD 3.1 耐壓60V集成OTP eMarker 芯片HUSB332E的解決方案。

首先，我們從USB4 標準/規范簡介開始講解。

USB4 和 USB Type-C 都是USB Implementers Forum,Inc.(USB-IF) 的商標。USB4是2019年9月發布的最新USB規格，一直更新到目前最新V2.0版本。

2022年10月19日-USB-IF為推動和采用USB 技術，宣布發布USB42.0版規范(USB4 Gen4)。這是一項重大更新，可通過USB Type-C電纜和連接器實現高達80Gbps的數據性能。更新后的USB4 Gen4比之前的USB4 Gen3的最大總帶寬翻了一倍，意味著USB將受益于更高性能的顯示器、存儲、基于 USB 的集線器和擴展塢。

以上是USB 4標準/規范的主要更新情況，從一開始的USB3.X更新到現在的USB4 V2版本，傳輸速率也從20 Gbps提升到最高120Gbps。

USB4 Gen4采用PAM3 (3 級脈沖幅度調制)，波特率為25.6GB。在相同的雙通道架構上，USB4的速率從原來的USB 3.2的20 Gbps(Gen2x2)擴展到80 Gbps (Gen4x2）。基于新的物理層架構，使用現有的40Gbps USB Type-C無源電纜，最高可達80Gbps，最大帶寬為120Gb/s，實現的方法是通過4對高速通道的非對稱傳輸，即一收三發或者一發三收，每對高速通道的傳輸速率為40Gbps。與DisplayPort21和PCI Express Gen 4.0對齊。優勢上，USB4在功能上取代USB 3.2，同時保留USB 2.0總線并行運行。

以上是Type-C接口的原理圖。由對稱的24個陣腳組成，成上下左右對稱排布狀態。通過圖中的D+/D-陣腳即可實現USB 2.0傳輸，通過其中一個高速差分線即可實現USB3.0、USB3.1的傳輸，USB3.2以及之后的規范，兩個高速差分線同時工作可實現更高的傳輸速率，最高可達80Gbps。

第二部分是USB4 Type-C線纜的市場趨勢。

目前USB4 PD3.1 的應用把原由傳統的消費類的手機和筆記本電腦供電，擴充到便攜式設備、物聯網設備、智能家居、通信和安防設備、汽車和醫療等領域。對USB-C接口來說，將電源供應上限拓寬至240W，即使是屏幕、顯卡塢等設備也可以直接通過USB-C線纜供電。總體來說USB4 Type-C線纜的市場趨勢是往上升的，市場的應用領域和規模也會非常大的。

上圖是最新的USB4協議的LOGO，其中重點要關注的是240W和60W的認證標志。從命名上看，比起2019年公布的USB4 Gen3，新規范的最大傳輸速度已經翻倍達到80Gb/s，所以在LOGO上也會標注最大傳輸速度和最大功率。

以上是最新的協議對于USB-C線纜的不同要求，當電流大于3A，從USB 3.2Gen1開始，往上的速率都必須搭載一個eMarker芯片，當傳輸速率越大時，線纜的長度也會有所變化，USB4 Gen3和USB4 Gen4的線纜長度最長為0.8M，所以在0.8~1M的線纜市場上，USB4擁有更多優勢，同時以后USB4的線纜都會標配eMarker芯片，也會成為支持USB4的USB Type-C線纜的標配。

第三部分，大功率高速率USB4 Type-C線纜的實現方法。

以上HUSB332D典型應用電路，同時慧能泰也在大批量的交付這款支持PD 3.1和USB4的eMarker芯片 HUSB332D。該芯片目前已經通過了PD 3.1的認證，從原理圖可以看到，在實際應用上非常簡單。擁有2種封裝工藝，其中 1.6mm x 1.6mm 的DFN-4L的超小封裝，是慧能泰獨創的封裝工藝，只需連接VCONN、CC、接地的4根線，即可實現USB 4線纜的eMarker功能，開創了4腳eMarker時代。因為傳統的eMarker多為6針腳和8針腳的連接方式。

以上是HUSB332D的封裝圖，相較于傳統的6陣腳、8陣腳封裝，把芯片做到4針腳以后帶來的優勢主要為非常簡單的布線。有效降低USB4 Type-C線纜的的 C to C設計。可以縮減線纜的PCB長度，預計可減少0.5mm，同時讓paddble card 更美觀。在生產上，由于角間距擴大帶來的好處，會有效提高產品貼片的良率。DFN2X2-6L封裝形式的 HUSB332D兼容慧能泰以往部分eMarker產品型號，可快速完成線纜產品的升級迭代，以幫助產品快速推出市場。

HUSB332D是慧能泰推出的一款USB Type-C電子標簽芯片 (USB eMarker)，它同時支持 USB Type-C 規范 2.2，USB Power Delivery 規范 3.1, USB4 2.0規范和雷電3、4規范，支持USB PD3.1 EPR擴展功率范圍，支持三次編程燒錄，兼容第三方編程工具。已經通過了USB-IF協會認證，TID號：9125。該芯片目前在進行大批量交付中，非常適合USB4線纜的采用，可以有效減少廠商研發USB4 Type-C線纜的開發時間。

HUSB332D 符合USB Type-C 2.2和USB PD3.1 V1.8標準，支持 SOP通信，并集成傳輸器（BMC PHY）和結構化 VDM 版本 1.0 和 2.x。內置 Ra 電阻和 VCONN 二極管，提供了包括 DFN1.6×1.6-4L 和 DFN2×2-6L在內的多種封裝選項。CC、VCONN1、VCONN2引腳耐壓高達60V。集成OTP（過溫保護，避免潛在的熱損壞），支持三次編程燒錄，擁有 0.6mA低功耗睡眠模式，外圍極簡，無需額外添加電容等優勢，適用于 USB Type-C 電纜識別和 USB4被動電纜等的應用，支持最高240W的產品應用。

HUSB332E實現240W五芯線的幾大優勢。首先是節省VCONN線，PCB上只有5個焊盤，貼片成本更低。其次是支持240W（48V5A）的應用，并向下兼容100W的功率。外圍電路更簡潔，只需PCB板上分別加一顆1kΩ的電阻即可。擁有與HUSB332D同樣的2種封裝工藝。所以可以說是地表最強eMarker芯片，擁有60V最高的耐壓，最小的1.6mm x 1.6mm 的DFN-4L的四角封裝，擁有多項強悍的功能，以及自帶OTP功能。

以上是慧能泰HUSB332E的部分實驗參數，第一張是VCONN高壓供電48V后，對地短路沖擊實驗，根據部分實驗的結果得出HUSB332E 可以在50V長期正常工作，60V也不會有問題。第二張圖是VCONN高壓供電時，CC短路到高壓的波形，是為了應對48V應用場景而采取的實驗，目前，HUSB332E是市場上唯一真正支持USB4 240W五芯eMarker 芯片。

以上是慧能泰主要eMarker 芯片產品的對比圖，從圖中可以看到，經過不斷更新迭代，慧能泰的eMarker 芯片的封裝越來越小，從速度上越做越快，支持的協議也越做越先進。廠商可以根據需求進行不同選購需求進行選擇。

以上是慧能泰《助力USB4，地表最強eMarker HUSB332E介紹》演講的全部內容，想了解更多慧能泰eMarker 芯片或者需要慧能泰eMarker 芯片的可通過上方聯系方式獲取。

慧能泰通過分析許多USB4的干貨和市場趨勢，讓大家了解到支持USB4 PD3.1的Type-C線纜也會從傳統的消費類市場轉向儲能、汽車和醫療等領域。一個龐大的USB4線纜市場才剛剛拉開帷幕，市場的應用領域和規模也會越來越大。USB4所需的E-Marker芯片也會越來越多，越穩定、高效、安全的E-Marker芯片，對廠商越有利，可以有效避免不必要的產品損失。

慧能泰HUSB332系列 E-Marker芯片支持多種最新標準、集成傳輸器、高度集成設計、多種封裝選項，以及出色的靜電保護，同時兼容高速數據通信標準。其出色的性能，完全可以滿足USB4中E-Marker芯片的要求，可以幫助廠商快速打造出屬于自己的USB4線纜產品，在增強產品的競爭力同時，滿足不同用戶的需求。

關于慧能泰半導體

深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司，主要面向智能快充和數字能源領域，提供高性能數模混合芯片產品。公司總部設立在深圳前海，同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發中心。慧能泰的核心研發團隊來自國內外頂尖半導體公司，擁有強大的研發創新能力。公司現已獲多項授權專利，擁有獨立自主知識產權，并于2020年被評為“高新技術企業”，2023年獲評國家級專精特新“小巨人”企業。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態鏈的整體產品布局，開發并量產了多款產品：供電端的多系列PD Source協議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標簽芯片）。成立以來，慧能泰連續推出多款業界領先的產品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量2億顆，標桿性客戶有聯想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術，借助自身的技術研發優勢，面向ICT（通信服務器）、數據中心、光伏逆變器、儲能等工業應用，研發數字電源控制芯片、高壓驅動芯片、電源轉換芯片和模塊等產品。

慧能泰半導體肩負著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業界領先的智慧能源控制技術供應商。

審核編輯：湯梓紅