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，英飛凌科技（中國）有限公司（簡稱：英飛凌）給大家帶來了《英飛凌USB4端到端完整解決方案》的精彩演講，演講嘉賓是英飛凌 大中華區域 市場經理 袁強先生。本次演講為大家分享了USB4的演變過程和與以前版本的對比，引出E-Marker芯片對于USB4產品的重要性，然后再推出英飛凌的E-Marker芯片CMG2，為USB-C擴展塢的應用提供整體解決方案，幫助客戶節省成本，并縮短上市時間。
袁強先生負責英飛凌USB數據和PD產品市場管理，熟悉筆記本，dock，hub，PD充電器等應用方案與市場。超過16年半導體技術支持，銷售，市場等經驗，超過七年USB-PD行業經驗，中國最早從事PD應用行業的一批人。
USB4的演變過程，從1996年發布的USB1.1版本開始，傳輸速率只有12Mbps，到目前最新的USB4 V2版本，傳輸速率上升到了80Gbps。充電功率也從原本的2.5W（5V/0.5A）上升到了240W（48V/5A）。隨著AlternateMode的引進，DisplayPort是從2014年左右加入到USB的兼容協議中，DisplayPort的傳輸速率也從21.6Gbps（4K@60）到現在最高80Gbps（8K@60）。Thunderbolt是2015年左右加入到USB中的，傳輸速率也從開始的40Gbps提升到80Gbps。
以上2個圖是USB4與以前方案的對比。USB3.2版本時候傳輸的是純USB數據，與PCle、DP等與USB沒有關聯的，從USB4開始兼容了以前傳統的PCle、DP等協議，所以某個層面上來說，USB4是集協議之大成者。
USB4的傳輸方式如上圖所示，USB4的數據包含了USB 3.2、DisplayPort和PCIe，把與USB不太相關的協議也放進來了，形成以一個隧道協議，即一種將不同協議的數據包重新封裝在一起傳輸的方式，數據包傳遞經過的路徑叫做隧道。通過隧道協議將USB 3.2、DisplayPort和PCIe數據封裝成一個數據包，然后選擇隧道協議發送路徑，通過USB4結構來發送，再通過USB4結構接收，解碼隧道協議的數據包，分離出USB 3.2、DisplayPort和PCIe數據，形成一個完整的隧道傳輸方式。
但要實現以上功能，都需要用到PD芯片完成的，或者把PD芯片作為USB4的鑰匙，需要USB4在打開之前，通過PD芯片與設備進行溝通，識別USB4身份，進入USB4的工作模式。USB4支持的另一個快充功能，也是需要PD芯片完成的。
以上是Thunderbolt4、Thunderbolt3、USB4、USB3/DP的對比表。目前來說Thunderbolt4是最高端的協議，但Thunderbolt5的方案也準備公布了，預計明年年初推出。USB4與Thunderbolt4的主要區別是最小傳輸速度的區別，因為USB4的最小支持速度是20Gbps，而Thunderbolt的最小傳輸速度為40Gbps，所以在這里，USB4類似是Thunderbolt的子級，Thunderbolt是一個超級。USB4是沒有強制要求支持PCle的，但是一定要支持DP顯示，另外Thunderbolt一定會支持PCle。USB4與Thunderbolt充電功率的區別，因為筆記本電腦、PC電腦在輸出功率時候，一般在輸出時候，最低也會進行5V的電壓輸出，但Thunderbolt需要支持功率15W（5V/3A），USB4需要支持7.5W（5V/1.5A）的功率，USB3/DP僅需支持4.5W（5V/0.9A）的功率。
以上是英飛凌的產品線，涉及電源、USB線纜 、電腦、電動工具、汽車等領域的應用。 提供完整的端到端USB-PD解決方案，例如EZ-PD CCG3系列，是一款高度集成的USB-C型控制器，符合最新的USB-C和PD標準，是一個完整的USB-C和USB電源端口控制解決方案，可用于筆記本電腦、顯視器、拓展塢以及電源適配器等設備。英飛凌服務的客戶非常多，在PC市場有全球最大的客戶群，握手許多知名PC廠商，幫助廠商縮短開發產品的時間。
以上是英飛凌USB4 host的簡要框圖，使用英飛凌的PD芯片，需要與其他芯片進行溝通，需要在什么時間輸出什么信號，功率、輸出協議的控制等。例如筆記本在進行充電或者對外放電時候，都需要PD芯片的參與，供電協議都集成在PD芯片上，所以PD芯片既能對筆記本進行高達240W的供電，也能支持15w(5V/3A)的對外放電。
PMG1-S3 USB-C 擴展塢框圖 - 數據路徑和端口的應用原理圖與PMG1-S3與以前方案的對比圖。PMG1-S3是一款支持USB PD3.1的協議芯片，支持28V 5A（140W）輸出和取電。PMG1協議芯片均內置MCU微處理器，支持一到兩個接口輸入與輸出。可提供額外的控制功能，適合智能揚聲器、筆記本電腦、電動工具和存儲設備等。
英飛凌PMG1系列協議芯片內部集成可編程模擬和數字模塊，可使用智能模擬傳感器集成在應用內部。可使用ModusToolbox集成開發環境開發，其內部集成了PMG1的軟件開發套件、設計套件和快速啟動指南，縮短總體開發時間和產品上市時間。PMG1還支持現場編程，支持簽名固件更新。
EZ-PD CCG7SC是一款高度集成的單端口USB Type-C供電（PD?）解決方案，帶有DC-DC控制器，符合最新的USB-C和PD規范，面向單端口和多端口消費類PD充電應用。
支持 USB PD 3.1 SPR、BC1.2、蘋果充電、三星 AFC、QC5.0 快速充電標準，即支持 USB PD 3.1 SPR的100W以內的充電功率，支持DC-DC 支持強制降壓和降壓-升壓配置。支持動態負載共享、電纜補償、黑匣子和固件升級等功能。配備了ARM Cortex-M0 CPU，這是一款32位MCU，已針對低功耗操作進行了優化，具有廣泛的時鐘門控功能。擁有完善的保護功能，包括 OVP、UVP、SCP、OTP、VCONN OCP 和 VBUS-CC 短路。
以上是USB-C 擴展塢解決方案的一個參考設計板，采用PMG1S3和CCG7SC打造而成。目前，英飛凌已經開放這個參考版的申請。該參考板的更多參數可前往英飛凌官網下載相關的文件進行查閱，包括原理圖、PCBA圖，還開放了部分底層代碼，通過簡單的調試軟件，可以方便客戶進行一定程度的客制化，滿足客戶定制化需求。英飛凌為這些USB-C擴展塢應用提供整體解決方案，幫助客戶節省成本，并縮短上市時間。
接下來介紹的是英飛凌新推出的E-Marker芯片CMG2。以上是CMG2的命名規則。
CMG2意思是相對于CMG1是第二代E-Marker芯片，或者是專門開發的第二代E-Marker芯片。該芯片支持USB4、TBT4、PD3.1 EPR，還支持VCONN和CC引腳上的短路保護，避免元器件老化或意外短路導致的引腳短路，VBUS的意外短路保護耐壓達54V，英飛凌的E-Marker芯片非常重視產品短路保護方面的功能，通過以上保護功能，可以有效避免產品發生意外短路。
以上是英飛凌CMG2和CMG1的對比圖。CMG2相較于CMG1，主要是支持更新的USB4、TBT4、PD3.1 EPR（48V），VCONN和CC引腳耐壓也從24V提升到54V。均采用了9-CSP封裝工藝，封裝和走線都非常簡單，如果采用DFN的封裝，在PCB的布板上，會比較困難一些。
以上是E-Marker芯片CMG2的詳細信息。支持USB4、TBT4、PD3.1 EPR（48V），VCONN和CC引腳54V的耐壓。待機功耗低至1.7mA。封裝工藝采用9-CSP，是非常小的封裝工藝，可以適配更多的產品應用，例如USB4的E-Marker芯片。
以上是CMG2的產品選擇指南。CMG2編號為CYPD2803A1-9FNXIT，目前該芯片已經量產出貨中。
目前，英飛凌官網已經開放CMG2英文的文檔資料，對CMG2感興趣的可前往官網下載相關資料。同時也可以下載 EZ-PD Configuration Utility進行參數的調試等。
通過 EZ-PD Configuration Utility1.4.0版（或更高版本）可以對CMG2芯片進行參數調試。比如可以通過線的長度，相關的協議輸入來進行配備產品，以及燒錄、讀取文件等。
以上是英飛凌USB4端到端完整解決方案的精彩演講，更多資訊可以前往英飛凌官網了解。
充電頭網總結
英飛凌作為全球知名的半導體公司，其發布的USB4端到端完整解決方案備受關注。本次演講詳細的介紹了英飛凌USB4端到端完整解決方案的各個方面，并提供了采用PMG1-S3和CCG7-SC打造而成的USB-C 擴展塢參考板。以及一款新推出的第二代E-Marker芯片CMG2，采用9-CSP封裝工藝，待機功耗低至1.7mA，支持USB4、TBT4、PD3.1 EPR（48V），VCONN和CC引腳54V的耐壓。隨著USB4接口的普及，該方案可以在多個領域中的產品上應用。
英飛凌的端到端解決方案可以實現高速數據傳輸和大容量存儲設備的無縫連接，支持多通道數據傳輸，可以同時傳輸多個數據流，適用于需要多路數據傳輸的應用場景。其E-Marker芯片CMG2芯片擁有可靠性高，兼容性強等特點，適合廣大廠商的應用，幫助客戶節省成本，并縮短上市時間。未來，隨著USB4技術的不斷發展和應用場景的不斷擴大，英飛凌USB4端到端的解決方案將會受到更多的廠商關注。
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