關(guān)于USBTypeC技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)鏈的最強解讀

2016-10-12  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

文章來自招商電子鄢凡團隊,感謝原作者付出,如轉(zhuǎn)載不當,請及時聯(lián)系后臺,謝謝。

自從可以搭配PD的USB Type C問世以來,這種正反可插的接口標準正在利用其幾大特點,摩拳擦掌想統(tǒng)一接口市場,并對快速充電和音頻接口進行替換。本文將對USB Type C的各個方面進行深入剖析:

什么是USB Type C

USB Type-C一種電子設(shè)備接口標準,也叫USB-C,是USB Type-A/B的升級版本。2014年8月,USBIF發(fā)布USB Type-C接口1.0標準,為業(yè)界制定了下一代USB接口的標準規(guī)范。相比于USB Type A/B,USB Type-C擁有顯著的技術(shù)優(yōu)勢,加之產(chǎn)業(yè)巨頭力挺形成的產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈,開始逐步統(tǒng)一電子設(shè)備接口。

USBType-C接口具有六大優(yōu)勢:

1)全功能:同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻和充電,奠定高速數(shù)據(jù)、數(shù)字音頻、高清視頻、快速充電、多設(shè)備共用基礎(chǔ),一根線可代替以前多根線纜;

2)正反插:與蘋果Lighting接口類似,端口正面反面相同,支持正反插;

3)雙向傳輸:數(shù)據(jù)、電力可實現(xiàn)雙向傳輸;

4)向下兼容:通過轉(zhuǎn)接器,能兼容USB Type A、Micro B等接口;

5)小尺寸:接口尺寸為8.3mm X 2.5mm,約為USB-A接口1/3;

6)高速率:兼容USB 3.1協(xié)議的可支持高達10Gb/s數(shù)據(jù)傳輸。

高速率的數(shù)據(jù)傳輸對信號與電源完整性要求更為嚴格,因此就對線纜企業(yè)在生產(chǎn)制作過程中提出了新的要求。為了能同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)、音視頻和充電功能合一,USB Type-C增加了8條價格高昂的高頻同軸線,這讓部分應(yīng)用的線纜造價比一般類型高數(shù)倍。Type-C不僅在技術(shù)上對線纜以及連接器企業(yè)提出了要求,同時推動了行業(yè)的整合調(diào)整,線纜以及連接器企業(yè)需要及時在整體技術(shù)上得到突破,才能不被淘汰。

根據(jù)IHS Technology的報告預(yù)測,USB-Type C接口使用量最大的市場將集中在智能手機、平板和筆記本電腦上,現(xiàn)在被USB覆蓋的所有領(lǐng)域都可用USB-Type C取代。從產(chǎn)業(yè)鏈自上而下看,USB協(xié)會、標準制定、接口芯片、代工廠和消費終端的業(yè)界巨頭都不遺余力推進USB-C的普及。

·接口芯片:TI、NXP、Cypress、Analogix等多家芯片廠商都已發(fā)布了多款集高速數(shù)據(jù)傳輸、充電和視頻于一體的接口芯片。

· 連接器/線纜廠商:立訊精密作為全球最大的連接器廠商,積極參與到相關(guān)標準制定中,并且將是相關(guān)設(shè)備代工的最重要廠商;鴻海、正崴等連接器巨頭也不斷布局相關(guān)業(yè)務(wù)。

· 終端廠商:蘋果和谷歌最早在筆記本平板電腦上使用Type-C接口,預(yù)計后續(xù)機型也將開始使用新的接口。Intel也開始在軟硬件兩端著手準備用USB Type-C取代3.5mm模擬音頻接口。在數(shù)據(jù)存儲、顯示、快速充電、擴展塢等其他應(yīng)用方面,都已經(jīng)有很多USB-C接口的產(chǎn)品上市。

·系統(tǒng)平臺:蘋果OS、谷歌Android和微軟WP平臺最新版本均原生支持Type-C。

USBType C的應(yīng)用方向及市場規(guī)模

 

USB Type-C是一個大生態(tài),他的出現(xiàn)可以變革很多領(lǐng)域的連接方式,具體分為以下幾個方面:

 

1、平板和輕薄型筆記本是USB Type-C的最早應(yīng)用。

 

2014年USB Type-C標準推出后,最先在14年底應(yīng)用在Nokia N1平板,隨后15年初在谷歌Chromebook Pixel上,但真正為大眾所熟知,則是借助蘋果超薄款Macbook的普及。USB Type-C與輕薄型筆記本完美結(jié)合,并且逐漸向普通筆記本和臺式機擴散。

 

2、智能手機是USB Type-C最主要的市場和增長驅(qū)動力。

 

2015以來,Type-C從最早4月份的樂視手機,到16年逐漸出現(xiàn)在主流智能手機品牌的高端旗艦機型中,華為P9和榮耀V8、三星Galaxy Note 7、小米5、樂視樂Max、LG G5、魅族、HTC 10等安卓主力廠商的旗艦機型紛紛使用USB-C代替目前的USB Micro B。從高端到低端逐級滲透,是Type-C在智能手機中的發(fā)展路線。目前,市場上新發(fā)布的主流旗艦機型,已全面開始使用USB Type-C接口。

3、數(shù)字耳機將是USB Type-C在可穿戴應(yīng)用的突破口。

 

飛利浦、樂視等廠商已經(jīng)推出Type-C接口的數(shù)字耳機。在數(shù)字流媒體市場快速發(fā)展的環(huán)境下,手機端取消3.5mm模擬音頻接口是大趨勢。從高清無損音源到音頻處理電路,再到音頻輸出設(shè)備,一場數(shù)字音頻的變革勢在必行。數(shù)字耳機、智能耳機將會有巨大的市場空間。

4、USBType-C將是VR/AR設(shè)備連接的最終解決方案。

 

USB-C集高速數(shù)據(jù)、快速充電、音視頻于一體,最適合VR/AR設(shè)備高清、大帶寬、低延遲和人機交互的VR/AR需求,將是VR/AR設(shè)備與PC和手機連接的最終解決方案。同時,最新款的平板電視也開始導(dǎo)入全功能Type-C,實現(xiàn)接口統(tǒng)一。

 

其他,在汽車及泛物聯(lián)網(wǎng)終端中,Type-C亦將是重要的接口選擇。

圖7,USB Type C的大生態(tài)

 

據(jù)IHS預(yù)測,不考慮線纜等附件,到2019年將出貨約20億帶有USB-C接口的設(shè)備,CAGR高達231%。

電腦及外設(shè)

PC端于2015年最先采用Type-C方案,包括筆記本、臺式機在內(nèi)的滲透率在2019年有望達到80%;

無線產(chǎn)品

包括智能手機和平板電腦在內(nèi)的無線產(chǎn)品將于今年開始放量并快速增長,預(yù)計到2019年滲透率將達到50%;

其他消費電子

平板電視、機頂盒、播放器、AR/VR等今年開始有Type-C接口設(shè)備問世,到2019年預(yù)計滲透率可達到30%。

汽車

汽車應(yīng)用進度稍慢,需要等到2017年才會有相關(guān)產(chǎn)品問世,并且在2019年占據(jù)20%以上市場份額;

其一、現(xiàn)在所有使用USB接口的地方都可以使用Type-C代替;其二,根據(jù)對充電速度、數(shù)據(jù)傳輸速度、視頻兼容等需求的不一樣,連接線/接口解決方案價格區(qū)間較大,兼容USB3.1、PD和Display Alt Mode等全協(xié)議的解決方案可以是普通Type-C的10倍;其三,在產(chǎn)品過渡期會有大量的轉(zhuǎn)接線需求,以兼容各類不同格式的老產(chǎn)品;其四,衍生應(yīng)用多,例如3.5mm接口取消后,就會催化智能數(shù)字音頻市場,并且將來還會增加如VR/AR等很多新的應(yīng)用場景等。

此外,Type-C變革將引發(fā)一系列聯(lián)動需求。

例如,3.5mm模擬音頻接口取消后,使用Type-C傳輸數(shù)字音頻,將有利于防水性設(shè)計;同時,主板上音頻處理芯片外移,會減少手機PCB板面積、成本和功耗,帶來外置音頻轉(zhuǎn)換附件、數(shù)字耳機以及電池容量的增量機會;聽音樂時同時無法充電,又會催生無線充電和快速充電的需求。多線合一也給高清顯示,VR/AR的應(yīng)用帶來更廣闊空間。

 

我們依據(jù)IHS對Type-C設(shè)備的分類,根據(jù)最新行業(yè)信息對其滲透率預(yù)測略作修正,結(jié)合目前出廠價格和未來變化趨勢,分別對無線設(shè)備(手機和平板)、電腦及外設(shè)、消費電子和汽車等應(yīng)用做出估算。2016到2020年,僅考慮接口和線纜部分,USB Type-C市場規(guī)模分別為32/135/305/502/669億元,如果將衍生的數(shù)字智能耳機等考慮在內(nèi),則總規(guī)模將超過千億。

 

智能手機對于寬帶無線通信、圖像處理等多方面的需求導(dǎo)致實際耗電呈指數(shù)增長。未來5G通信帶寬將比4G增加10倍,4K/8K等高清視頻技術(shù)逐漸應(yīng)用,CPU、GPU等運算電路處理能力不斷增強,這一切都將導(dǎo)致智能手機整體能耗需求將成指數(shù)增長。

電池容量呈線性緩慢增長,能耗需求缺口逐漸拉大。電池技術(shù)遲遲無法突破,成為終端使用的最大瓶頸。電池容量增長緩慢,每年線性提升約15%,而能耗則是呈指數(shù)增長,能耗需求與電池性能的差距愈發(fā)明顯。電池性能曲線將與能耗需求曲線嚴重脫軌,提高充電速度成為電池續(xù)航的關(guān)鍵解決方案,快速充電已成為市場競爭熱點。

因此快速充電技術(shù)將成為手機標配。

 

在電池容量無法迅速取得突破,手機用電量又飛速增長的前提下,快速充電技術(shù)普及尤為必要。中國信息通信研究院對快速充電的定義是:30分鐘充電進入電池的平均電流大于3A或者30分鐘充電電量大于60%。常見快速充電技術(shù)可分為兩種:

高壓快充:通過提高電源適配器輸出電壓來提高終端充電功率和速率

低壓快充:通過提高電源適配器輸出電流來提高終端充電功率和速率

快速充電系統(tǒng)包括快充標準,快充電源適配器,接口E-marker芯片,線纜,手機芯片,電池等多個部分。各部分都必須針對不同標準專門設(shè)計,才能實現(xiàn)快充功能,并且保證充電安全。

快充適配器

需要專門適配器將交流電降為所用快充協(xié)議規(guī)定的電壓電流,并提供足夠安全保證

·快充線纜

需要能承載5A甚至更高的大電流,并且搭載接口芯片做識別、認證和保護

·手機芯片

對電源管理IC和處理器提出更高要求,支持在手機軟件界面充電類型選擇和保護

·快充電池

使用專門的快速充電電芯,充電倍率(充電電流/電池電量)至少在1.5C以上。目前市場上快充手機電池絕大部分都使用ATL電芯。

 

而對于快速充電現(xiàn)狀,目前標準眾多,亟待統(tǒng)一

 

(1)市場快速充電標準眾多

 

快速充電各家跑馬圈地,標準不一。

市場主流快速充電標準有高通Quick Charge方案,聯(lián)發(fā)科Pump Express和OPPO VOOC方案等,華為和三星也有自己的快充方案。

(2)低壓快充:聯(lián)發(fā)科PumpExpress3.0和OPPO VOOC

聯(lián)發(fā)科Pump Express3.0和OPPO VOOC采用低壓大電流快充方法。

聯(lián)發(fā)科之前發(fā)布的Pump Express 1.0和2.0版本是高壓快充路線,從Pump Express 3.0開始移到低壓快充上來。在低電壓下為了達到快速充電需要使用比較大的電流,充電線纜需要經(jīng)過專門設(shè)計以承載大電流。PE3.0也是市場上首款采用USB Type-C/PD接口協(xié)議的低壓直充方案。OPPO VOOC則采用恒定5V@4/4.5/5A標準提供高達20~25W功率。

低壓快充技術(shù)充電效率高達95%以上。

PE3.0快充方案僅需20分鐘就能將手機電池從0充到70%。對于同樣容量電池,使高通Quick Charge 3.0技術(shù)的小米Mi5需要40分鐘,沒有使用快充技術(shù)的iPhone 6 Plus需要1小時40分鐘。相比PE 2.0,PE 3.0的功耗降低了50%,效率可提升至95%。效率大幅提升意味著即使使用大功率充電,充電器和手機發(fā)熱也極為有限。PE 3.0快充技術(shù)將集成于聯(lián)發(fā)科Helio P20及之后版本的處理器中,終端產(chǎn)品將于2016年末上市。

(3)高壓快充:高通Quick Charge為代表

高通QuickCharge采用高壓快充標準。得益于在手機處理器端的統(tǒng)治級地位,目前有超過100種智能手機都采用高通Quick Charge的方案,現(xiàn)已發(fā)展到QC3.0。QC3.0采用高壓快充技術(shù),通過3.6~20V動態(tài)可調(diào)節(jié)電壓和最大3A電流以實現(xiàn)最大36 W充電功率。同時,QC 3.0采用了最佳電壓智慧協(xié)商(INOV)技術(shù),可讓受電裝置自行判斷,以最適合的功率級別進行充電,將能源轉(zhuǎn)換效率最大化。

 

QuickCharge標準兼容USB Type-C接口。高壓快充的方案使得用普通線纜就可以滿足充電要求。但由于充電技術(shù)的不同,總體效率和充電速度比聯(lián)發(fā)科的低壓快充方案要低一些。Quick Charge 3.0效率較第二代提升最高達38%,并有額外的機制用以保護電池壽命周期。此外,若與高通技術(shù)公司最新、最先進的并聯(lián)充電模組同時使用,Quick Charge 3.0能較第二代提升最高達27%的快速充電速度,或者減少最高達45%的功率耗損,且比Quick Charge 1.0充電速度快2倍。

 

USB PD將借助USB Type-C統(tǒng)一快速充電標準

 

 

(1)低壓快充技術(shù)將成為主流快速充電方式

國產(chǎn)手機增長迅猛,取得話語權(quán)。隨著華為、OPPO、Vivo等國產(chǎn)手機廠商在全球份額不斷擴大,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,低壓大電流在實現(xiàn)同樣功率下效率更高,充電器和手機發(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)盟在智能手機的USBBatteryCharge標準之后提出的最新的電力傳輸標準,目前已發(fā)展到USB PD 3.0標準,具有以下特點:

·充電功率提升,在現(xiàn)有USB標準上,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。目前主流智能手機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接口的觸點數(shù)量數(shù)倍于Micro USB接口,這就使得它能承受的電流強度大大增加,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23.USB充電標準的發(fā)展

 

USBType-C與USB PD協(xié)議共生,有望統(tǒng)一快速充電標準。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、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,不僅充電功率強悍,更可以實現(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可實現(xiàn)高達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)備接口芯片中實現(xiàn)界面、線材、終端設(shè)備的交互授權(quán)與認證機制,確認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,臺灣鈺創(chuàng),VLI,羽博等。Oppo和華為手機使用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的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,可用于存儲雙固件映像,從而實現(xiàn)無故障安全引導(dǎo),提高系統(tǒng)的可靠性。

 

 

圖27,硅谷數(shù)模推出ANX系列USB Type C接口芯片支持多種通訊協(xié)議

 

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。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)字耳機和音頻設(shè)備直接受益。

首先,3.5mm模擬音頻接口已成手機輕薄化的設(shè)計瓶頸

 

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。

 

圖28,TRS音頻模擬接口家族

 

其次,手機內(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)動輸出端不同負載;

·音頻輸出:有線、無線耳機,揚聲器、音箱等

圖29 音頻系統(tǒng)的組成

 

目前手機和其他電子設(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音頻接口的實現(xiàn)主要在于將原本位于手機內(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主板移出到耳機中。

 

 

蘋果陣營

 

CirrusLogic已為MFiLighting耳機提供開發(fā)套件。蘋果的音頻解碼芯片獨家供應(yīng)商Cirrus Logic已于2016年6月30日宣布推出基于蘋果官方認證的MFi耳機開發(fā)套件,協(xié)助OEM廠商快速開發(fā)出Lighting接口的數(shù)字耳機。與iPhone 6s相比,新的方案將原來位于手機主板上的音頻處理芯片轉(zhuǎn)移到Lighting接口耳機線控中,在手機中實現(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,實現(xiàn)數(shù)字均衡調(diào)音等。

 

圖32,CirrusLogic已為MFiLighting耳機提供開發(fā)套件

 

數(shù)字耳機根據(jù)外置音頻處理芯片位置的不同,在具體實現(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

·耳機線控:Cirrus Logic MFi方案,可方便與線控功能集成

·耳機腔體:適合頭戴式耳機,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隨機配件。

 

安卓陣營

 

樂視發(fā)布Type-C數(shù)字接口CDLA手機。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。

 

 

第四,產(chǎn)業(yè)巨頭支持數(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)計從iPhone 7開始取消3.5mm接口,使用Lighting和藍牙直傳數(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耳機插孔設(shè)計,用于取代傳統(tǒng)的3.5mm耳機插孔,希望通過采用USB-C接口促進模擬音頻向數(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?為5mmx 5mm x 0.5mm 81Pin BGA封裝。

 

 

USBType C帶來便捷的高清視頻一體化方案

 

USBType-C可同時兼容等多種視頻標準。USB Type-C通過交替模式(Alternate Mode)提供兼容Display Port、SuperMHL、HDMI、VGA等信號的功能。英特爾在第三代Thunderbolt接口標準中全面兼容USB Type-C,可實現(xiàn)雙4k視頻傳輸,傳送速率高達40Gbps。

 

圖35,Type C對Display port和Thunderbolt的兼容

 

顯示器,平板電視到VR/AR是Type-C在視頻應(yīng)用的滲透路線。USB Type-C在顯示方面的滲透已經(jīng)從LCD顯示器開始,并且逐步向平板電視和其他顯示設(shè)備推進。宏碁已經(jīng)推出了業(yè)內(nèi)首款Type-C顯示器R1,集視頻和充電于一身,厚度僅7mm。華碩也推出了使用UBS Type-C的便攜式顯示器MB169C+。

 

 

USB Type-C將成為VR/AR與主機連接的主流技術(shù)

 

輕便性是VR/AR頭戴式設(shè)備的重要需求。Oculus和HTC Vive使用三至四根線纜連接PC和VR設(shè)備,嚴重影響用戶體驗。LG 360 VR只需一根USB Type-C線纜,就可實現(xiàn)所有功能,讓使用更輕巧,更便攜。除了減少連接,高分辨率和刷新率也是VR進一步的發(fā)展趨勢,Type-C支持高清視屏傳輸,DisplayPort Alt Mode有高達20Gbps的帶寬,使得在低功耗的前提下,可以支持全高清、3D、4K超高清和全屏幕輸出,以及更高的分辨率和刷新率。VR/AR設(shè)備使用的Type-C線纜都是全功能高品質(zhì)線纜,同時集成快充和音視頻功能,代表了消費電子的最高要求,成本將是一般手機線纜的數(shù)倍。

 

USB Type C產(chǎn)業(yè)鏈分析

 

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看,最受益的即是:

(1)Type-C連接器/線纜廠商。

如我們上文分析,因為技術(shù)標準提高和制造工藝提升,不同功能Type-C線纜價格數(shù)倍甚至數(shù)十倍于普通Mirco B線纜,隨著接口統(tǒng)一趨勢的形成,兼容快充、高速數(shù)據(jù)傳輸、視頻轉(zhuǎn)換等多種功能的高端Type-C線纜放量會更顯著,接口統(tǒng)一同時也帶來了巨大的轉(zhuǎn)接線市場空間,以及衍生的智能音頻和視頻的機會,市場潛在規(guī)模接近千億。

另一方面,Type-C的技術(shù)門檻遠高于普通線纜,市場集中度會顯著提升。尤其是支持3A以上快充、USB 3.1等的快充高速數(shù)據(jù)線,其線材有特殊要求、另外需要集成接口控制芯片,導(dǎo)致能做的廠商非常少。但普通的3A以下充電、USB2.0低速傳輸?shù)腡ype-C因只需要普通線材并且不需要集成接口芯片其門檻相對低,但價格也在10塊以內(nèi)了。

總體來講,線纜的制造難度要高于端子,目前能夠自制高端Type-C線纜的廠商僅有立訊、鴻海、正崴、住友等,而具備端子制造能力的廠商有幾十家,具備線纜、端子及組裝一體化的廠商更少,這就意味能參與中高端市場的廠商的業(yè)績彈性未來會比較可觀。

我們了解到,立訊精密具備高端線纜及端子一體化制造能力,是唯一一家在USB IF標準制定階段參與的大陸連接器廠商,當前全面參與了蘋果以及非蘋果主要品牌的Type-C供應(yīng)體系,包括三星、華為、小米、樂視等等,亦參與了OPPO/VIVO等定制快充方案,累計占據(jù)當前全球Type-C連接器/線纜超過40%以上份額,是整個type-C產(chǎn)業(yè)鏈最受益彈性最大的公司,其Type-C主要對手包括鴻海、正葳、JAE等等。

 

(2)快速充電產(chǎn)業(yè)鏈

我們在前文已經(jīng)詳盡分析快充產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)和市場,當前手機市場的絕大部分Type-C手機還不是真正意義上的快充,未來還存在非常大的滲透空間。在諸多技術(shù)路線中,手機的快充趨勢應(yīng)該是低壓升流方案,也即朝5V2A->5V3A->5V5A/4.5A->5V5A+的技術(shù)路線進化,這種方案不需要使用專用的升壓芯片、發(fā)熱小,只需使用專用線材和握手芯片即可,從OPPO R9“充電5分鐘,打電話2小時”的認可可見一斑,我們相信后續(xù)更多手機廠商會加入到5V5A及5V5A+的市場上來。在電腦、電視端,則會更多使用USB PD來支持高壓高流方案。Ti,Cypress, NXP等諸多芯片廠商亦已推出相應(yīng)的融合電源管理和Type-C的芯片解決方案出來。我們了解到在連接器線環(huán)節(jié),立訊精密已經(jīng)參與了目前最主要的幾家大電流快充手機廠商的主力供應(yīng)鏈。

除了連接線和芯片之外,快充系統(tǒng)還需要快充電源適配器和電池/電源管理系統(tǒng)等的支持。在適配器環(huán)節(jié),因為要在體積不變的情況下,通過升流或升壓形式來提高輸出功率,對適配器的要求有進一步提升,快充適配器是普通適配器價格的幾倍。我們亦了解到,順絡(luò)電子經(jīng)過多年研發(fā)在小功率平面變壓器TPP領(lǐng)域獲得突破,平面變壓器高頻,低造型,高度很小而工作頻率很高,非常適用于快充變壓器,其已經(jīng)規(guī)劃較大產(chǎn)能的變壓器自動化產(chǎn)線,并已經(jīng)給國內(nèi)知名手機廠商提供了快充平面變壓器方案,公司的功率電感亦能應(yīng)用于適配器中。此外,艾華集團的高分子固態(tài)鋁電解電容器是快速充電適配器標配元件,在華為等手機充電器中大規(guī)模使用,高分子固態(tài)鋁電解電容相比傳統(tǒng)鋁電解電容更耐高壓,壽命更長,其是國內(nèi)固態(tài)電解電容工藝最好的廠商之一。另外,對于電池部分,因為快充充電電流增大,其對電池Pack以及BMS電源管理模塊提出新的要求,尤其是BMS模塊上需要加入專用的過流保護功能,在國內(nèi)相關(guān)受益標的包括欣旺達和德賽電池,而對于快充電芯,ATL占據(jù)主要市場份額,目前已經(jīng)可以提供高達5C充電倍率電芯。

 

(3)智能數(shù)字音頻產(chǎn)業(yè)鏈

我們前文分析了取消3.5mm接口以及未來數(shù)字音頻升級的趨勢。對輕薄化、無損音樂、降噪、運動傳感、防水等的訴求催生了這一市場,尤其是智能數(shù)字耳機和轉(zhuǎn)接頭的潛在市場容量相對傳統(tǒng)耳機會增加數(shù)倍。

耳機及轉(zhuǎn)接頭最為受益的是同時具備聲學(xué)和Type-C連接器能力的公司。立訊精密是Type-C連接器/線纜的龍頭,并通過投資美律美特具備了發(fā)聲單元和耳機制造經(jīng)驗,是目前市場上唯一具備Type-C接口耳機垂直整合能力的公司,公司當前為已經(jīng)取消3.5mm接口的樂視手機提供了全套解決方案,并將會參與到未來知名國際大客戶的數(shù)字耳機及轉(zhuǎn)接頭創(chuàng)新中,潛在業(yè)績彈性非常大。另外,歌爾聲學(xué)是美資大客戶的耳機主力供應(yīng)商,其在聲學(xué)及耳機積累多年,亦在投入Type-C/Lightning接口配套技術(shù)的研發(fā),亦是未來大客戶數(shù)字耳機的主力供應(yīng)商,能夠分享單價提升帶來的增長,歌爾當前還是Oculus VR和PS VR的獨家供應(yīng)商,亦會受益未來的高清視頻趨勢。另一聲學(xué)巨頭瑞聲科技亦已推出了相應(yīng)的Type-C/Lighting耳機產(chǎn)品。

此外,在音頻芯片環(huán)節(jié),蘋果獨家音頻芯片供應(yīng)商CirrusLogic搶得先機。CirrusLogic已經(jīng)發(fā)布了MFiLighting數(shù)字耳機解決方案,并且將是未來蘋果數(shù)字耳機及轉(zhuǎn)接方案的獨家音頻芯片廠商,受益非常顯著,其他傳統(tǒng)音頻芯片巨頭TI BB、ESS、Philips等也會推出面積功耗優(yōu)化后的芯片方案以適應(yīng)數(shù)字耳機放量需求。

 

(4)接口芯片

芯片環(huán)節(jié),TI、NXP、Cypress、Via、Dialog在快充芯片占據(jù)統(tǒng)治地位。TI基于在電源管理方面的優(yōu)勢,推出多款USB PD芯片已用于主流手機廠商。NXP則提供Wall-to-Battery(墻上快充插座到設(shè)備電池)整體快充解決方案。硅谷數(shù)模(Analogix)和萊迪思半導(dǎo)體(Lattice)在Type-C視頻芯片方面各有優(yōu)勢。Analogix推出SlimPort接口芯片,主要用于Type-C Display Port AltMode;而萊迪思借助已收購的公司硅映(SiliconImage)在視頻方面深厚積累,力推Type-C AltMode傳輸MHL和superMHL方案。萊迪思已發(fā)布全球首款Type-C接口同時支持4K 60fps RGB/4:4:4視頻以及USB 3.1 Gen 1或Gen 2數(shù)據(jù)的superMHL解決方案。

根據(jù)上述分析,我們整理了海內(nèi)外Type-C供應(yīng)鏈的相關(guān)上市公司個股,如下所示:

寫在最后

無疑,每一項新技術(shù)的出現(xiàn),都會引致產(chǎn)業(yè)鏈的一次變革和帶來一波紅利,在最近幾年,由于中國產(chǎn)業(yè)鏈的快速推進,讓中國企業(yè)能夠在技術(shù)變革中分得一杯羹,這在以前是很難想象得到的,但為了更好的服務(wù)國內(nèi)外的高端客戶,成為高端供應(yīng)商,對于中國企業(yè)來說還有很長的路要走,希望在USB Type C的供應(yīng)上,別再出現(xiàn)太多“華強北造”現(xiàn)象。

 

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