- 關(guān)于USB Type C技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)鏈的最強(qiáng)解讀

　　USB PD將借助USB Type-C統(tǒng)一快速充電標(biāo)準(zhǔn)

　　（1）低壓快充技術(shù)將成為主流快速充電方式

　　國產(chǎn)手機(jī)增長迅猛，取得話語權(quán)。隨著華為、OPPO、Vivo等國產(chǎn)手機(jī)廠商在全球份額不斷擴(kuò)大，中國廠商產(chǎn)業(yè)鏈整合能力提升，將可以取得快速充電市場的主導(dǎo)權(quán)。相比高壓快充方式，低壓大電流在實(shí)現(xiàn)同樣功率下效率更高，充電器和手機(jī)發(fā)熱更少，將占據(jù)市場主流。

　　而USB Type-C將是USB PD最佳選擇

　　USB Power Delivery是USB開發(fā)者聯(lián)盟在智能手機(jī)的USBBatteryCharge標(biāo)準(zhǔn)之后提出的最新的電力傳輸標(biāo)準(zhǔn)，目前已發(fā)展到USB PD 3.0標(biāo)準(zhǔn)，具有以下特點(diǎn)：

　　·充電功率提升，在現(xiàn)有USB標(biāo)準(zhǔn)上，提高電力傳輸能力到100W；

　　·充電方向靈活，電力傳輸方向不固定，充電受電設(shè)備可以指定；

　　·在多外設(shè)之間優(yōu)化電力傳輸；

　　·智能充電管理；

　　·允許低功率充電；

　　USBPD傳輸電流能力大幅增強(qiáng)。目前主流智能手機(jī)使用的充電接口和數(shù)據(jù)線基于Micro USB，不能承載過大的電流。USB Type C接口的觸點(diǎn)數(shù)量數(shù)倍于Micro USB接口，這就使得它能承受的電流強(qiáng)度大大增加，適合快速充電技術(shù)應(yīng)用。同時Type C接口芯片中加入了互相識別的E-marker芯片，可自動識別充受電設(shè)備，確保充電安全，并且支持雙向充電。

　　圖24、USB充電標(biāo)準(zhǔn)一覽

　　USBType-C與USB PD協(xié)議共生，有望統(tǒng)一快速充電標(biāo)準(zhǔn)。USB PD可兼容5V/12V/20V不同充電電壓和1.5A/2A/3A/5A不同充電電流，最大支持高達(dá)100W充電功率。同時，USB PD可以將電源線和信號線整合至同一條線纜內(nèi)。除了能夠給手機(jī)、平板等移動設(shè)備充電外，還可給筆記本等以前無法通過USB充電的設(shè)備快速充電。USB PD設(shè)定了10W、18W、36W、60W、100W五級充電規(guī)格，不僅充電功率強(qiáng)悍，更可以實(shí)現(xiàn)雙向充電。

　　功率提升需要接口芯片保證安全性。

　　由于USB Type-C搭配USB PD可實(shí)現(xiàn)高達(dá)100W的充電功率，在高壓大電流下，確保安全性尤為重要。USB Type-C會在設(shè)備接口芯片中實(shí)現(xiàn)界面、線材、終端設(shè)備的交互授權(quán)與認(rèn)證機(jī)制，確認(rèn)終端可接受的電力傳輸模式。與終端設(shè)備互連時，可以由用戶決定是否以對應(yīng)最高功率進(jìn)行電力傳輸，增加設(shè)備使用安全意識。

　　多家公司都已經(jīng)發(fā)布了不同種類的接口控制芯，有TI、Cypress、Lattice、Analogix、Dialog、Parade，Fairchild，成繹半導(dǎo)體，***鈺創(chuàng)，VLI，羽博等。Oppo和華為手機(jī)使用TI接口芯片做握手通訊和電源管理。在CES 2016上，賽普拉斯推出了全球首款雙端口USB Type-C PD控制器EZ-PD CCG4。該控制器集成ARM Cortex-M0處理器、128KB閃存、兩個供電場效應(yīng)晶體管和四個為系統(tǒng)提供過壓和過流保護(hù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可用于存儲雙固件映像，從而實(shí)現(xiàn)無故障安全引導(dǎo)，提高系統(tǒng)的可靠性。

圖26，USB Type C接口控制芯片

　　USB Type C對音頻的變革

　　在開頭我們提到，蘋果公司在iPhone 7中取消3.5mm模擬音頻接口，直接使用Lighting接口傳輸數(shù)字音頻是大概率事件。Android陣營將緊跟蘋果的腳步，使用USB Type-C接口傳輸音頻。這將直接掀起一場智能手機(jī)的接口革命，并且引發(fā)一系列創(chuàng)新。

　　音頻系統(tǒng)具有短板效應(yīng)，為了高保真的重現(xiàn)聲音信號，需要同時在音源、音頻處理和音頻輸出端做出改進(jìn)。數(shù)字音頻市場的快速發(fā)展解決了高清、無損音源的問題，音頻處理和音頻輸出端也需要同步改善。這種情況下，數(shù)字音頻應(yīng)潮流而生。安卓蘋果兩大陣營將使用Type-C/Lighting取代3.5mm模擬音頻接口，數(shù)字耳機(jī)和音頻設(shè)備直接受益。

　　首先，3.5mm模擬音頻接口已成手機(jī)輕薄化的設(shè)計(jì)瓶頸

　　電子設(shè)備更輕更薄的需求，以及市場對數(shù)字高清音頻、高保真（HiFi）音樂的追求，將促使廠商在音頻輸出端取消已經(jīng)使用多年的3.5mm模擬音頻接口，采用數(shù)字音頻接口。

　　模擬音頻接口屬于TRS接口家族，本質(zhì)是同軸電纜傳輸，常見的三段式接口為TRS端子，四段式為TRRS端子。在接口尺寸方面，1/4英寸（6.35mm）、1/8英寸（3.5mm）和3/32（2.5mm）這三種應(yīng)用的最多。其中用于高端音響上的6.35mm接口從1878年開始應(yīng)用至今，已經(jīng)有近130年的歷史。

　　其次，手機(jī)內(nèi)部復(fù)雜電磁環(huán)境不適合高質(zhì)量模擬音頻處理

　　音頻處理系統(tǒng)可分為音源、音頻處理和音頻輸出三部分：

　　· 音源：無損音頻將成市場主流

　　· 音頻處理：編碼解碼器（Codec）和放大器；Codec用于提供足夠精度和速度的編解碼能力，核心是數(shù)模轉(zhuǎn)換器；放大器用于將解碼后的模擬信號放大到足夠功率以驅(qū)動輸出端不同負(fù)載；

　　·音頻輸出：有線、無線耳機(jī)，揚(yáng)聲器、音箱等

　　目前手機(jī)和其他電子設(shè)備內(nèi)部處理的都是模擬音頻信號，原始音頻信號經(jīng)過內(nèi)部解碼器解碼后轉(zhuǎn)為模擬信號，再經(jīng)過放大或者直接輸出到3.5mm接口。但是手機(jī)內(nèi)部要同時處理射頻、模擬和數(shù)字多種信號，電磁環(huán)境復(fù)雜。音頻信號是高精度小信號，很容易受到干擾產(chǎn)生失真，再經(jīng)過PCB板和3.5mm接口又會產(chǎn)生功率損耗，最終影響輸出音質(zhì)。

　　第三，蘋果和安卓乏力，告別3.5mm接口

　　取消3.5mm音頻接口的實(shí)現(xiàn)主要在于將原本位于手機(jī)內(nèi)部的編碼解碼器和放大器等音頻處理芯片轉(zhuǎn)移到Lighting或者Type-C接口、線控或者耳機(jī)腔體中。如果直接采用未解碼的數(shù)字音頻信號從數(shù)據(jù)接口輸出，在手機(jī)外部完成解碼和放大，則可以減少失真，帶來較高隔離度。隨著集成電路工藝的進(jìn)步，SoC、SIP技術(shù)的發(fā)展，音頻芯片的面積和功耗不斷減小，在技術(shù)上也支持將芯片從手機(jī)主板移出到耳機(jī)中。

　　蘋果陣營

　　CirrusLogic已為MFiLighting耳機(jī)提供開發(fā)套件。蘋果的音頻解碼芯片獨(dú)家供應(yīng)商Cirrus Logic已于2016年6月30日宣布推出基于蘋果官方認(rèn)證的MFi耳機(jī)開發(fā)套件，協(xié)助OEM廠商快速開發(fā)出Lighting接口的數(shù)字耳機(jī)。與iPhone 6s相比，新的方案將原來位于手機(jī)主板上的音頻處理芯片轉(zhuǎn)移到Lighting接口耳機(jī)線控中，在手機(jī)中實(shí)現(xiàn)全數(shù)字音頻，有效減少內(nèi)部信號的干擾和衰減從而提升音質(zhì)。同時，數(shù)字接口賦予音頻更多的功能，比如搜集用戶聽音樂的風(fēng)格和習(xí)慣數(shù)據(jù)，與iOS平臺App結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字均衡調(diào)音等。

　　數(shù)字耳機(jī)根據(jù)外置音頻處理芯片位置的不同，在具體實(shí)現(xiàn)上有4種方式：

　　· Type-C/Lighting接口：適合較小面積芯片，易于防水設(shè)計(jì)

　　· 耳機(jī)線控：Cirrus Logic MFi方案，可方便與線控功能集成

　　· 耳機(jī)腔體：適合頭戴式耳機(jī)，具有較大空間，距離發(fā)生單元最近，處理效果最好

　　· 音頻Dongle：外置聲卡，臺式機(jī)時代音樂發(fā)燒友使用過，Type-C/Lighting轉(zhuǎn)3.5mm附件，很可能作為iPhone 7隨機(jī)配件。

　　安卓陣營

　　樂視發(fā)布Type-C數(shù)字接口CDLA手機(jī)。作為Android陣營一員，樂視于2016年4月發(fā)布了全球第一款取消3.5mm接口，直接使用Type-C傳輸音頻的CDLA手機(jī)。

　　第四，產(chǎn)業(yè)巨頭支持?jǐn)?shù)字音頻變革

　　· 谷歌：2014年從安卓5.0操作系統(tǒng)開始就支持USB音頻輸出

　　·蘋果：預(yù)計(jì)從iPhone 7開始取消3.5mm接口，使用Lighting和藍(lán)牙直傳數(shù)字音頻

　　· 英特爾：2016年4月，Intel在IDF 16信息技術(shù)峰會上展示了USB-C耳機(jī)插孔設(shè)計(jì)，用于取代傳統(tǒng)的3.5mm耳機(jī)插孔，希望通過采用USB-C接口促進(jìn)模擬音頻向數(shù)字音頻的轉(zhuǎn)變

　　· Cirrus Logic： 2016年6月30日，蘋果音頻芯片供應(yīng)商Cirrus Logic發(fā)布MFi Lighting耳機(jī)開發(fā)套件

　　· Conexant：2016年6月29日發(fā)布業(yè)內(nèi)第一款USB Type-C單芯片音頻解決方案CX20888，并且?guī)е鲃咏翟牍δ?，?mmx 5mm x 0.5mm 81Pin BGA封裝。