以下百佳泰統(tǒng)整出USB-IF允許、不允許認(rèn)證的連接器與成品線設(shè)計說明，讓想取證的廠商能從設(shè)計上簡易辨別USB Type-C Receptacle、Plug、Cable是否能獲得認(rèn)證，幫助您免去不必要的開發(fā)費用以及時間成本。
USB Type-C Receptacle可認(rèn)證之結(jié)構(gòu)設(shè)計
USB Type-C Receptacle不可認(rèn)證之設(shè)計
USB Type-C Plug不允許認(rèn)證之設(shè)計
作為USB-IF多年的技術(shù)合作伙伴，早在2017年，百佳泰已向協(xié)會確認(rèn)Chokes只能加裝于USB-C to USB-C Cable這項信息，并于同年百佳泰舉辦的研討會中公布，而此訊息USB-IF于2021年5月在USB-IF Compliance Updates正式發(fā)布，詳細(xì)內(nèi)文如下：
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現(xiàn)今市場上對于USB Type-C Cable/Adapter產(chǎn)品的需求五花八門，至目前為止，仍有些制造商在送認(rèn)證時，不甚清楚自家產(chǎn)品是否屬于可認(rèn)證種類。身為USB-IF多年的認(rèn)證伙伴，百佳泰為您匯整常見USB Type-C可認(rèn)證與不可認(rèn)證的Cable樣品型態(tài)。
USB Type-C可認(rèn)證之Cable設(shè)計
百佳泰簡單扼要列出10項已和協(xié)會厘清可認(rèn)證之線纜產(chǎn)品設(shè)計，搭配部分可認(rèn)證產(chǎn)品示意圖。
Need to review LED power consumption
認(rèn)證時不測 Cable Pull-out & Flexing
認(rèn)證時不測Cable Pull-out & Flexing
USB Type-C不可認(rèn)證之Cable設(shè)計
1. Power Only Cable
2. Type C Cable使用之Type-C Plug Connector前端是Plastic/塑料外露的設(shè)計
3. Type C Cable使用之 Plug Connector鐵殼電鍍貴金屬，例如：金。
4. Type C Cable使用磁吸式連接器
5. USB-C to A Adapter不帶線
百佳泰除了可以滿足客戶的認(rèn)證測試需求，針對不同的設(shè)計概念，我們會與USB-IF作進(jìn)一步確認(rèn)，確保產(chǎn)品設(shè)計上無誤。百佳泰結(jié)合深厚的業(yè)界經(jīng)驗、市場洞察力以及創(chuàng)新的驗證測試技術(shù)，以提供更加完整的測試認(rèn)證服務(wù)。若是未來制造商有其他特殊需求，可以提出產(chǎn)品設(shè)計圖紙與產(chǎn)品特點，百佳泰會在第一時間協(xié)助客戶與USB-IF討論，爭取認(rèn)證機會，確保您的產(chǎn)品設(shè)計方向正確無虞，也加速您的線纜產(chǎn)品生產(chǎn)制造時程。誠摯歡迎您與百佳泰聯(lián)系cn_service@allion.com.cn
*USB、USB4?、USB-C?、USB Type-C?和USB-IF是USB Implementers Forum的注冊商標(biāo)
]]>Alder Lake三大架構(gòu)
Alder Lake可分Alder Lake P、Alder Lake S 及Alder Lake M三種架構(gòu)。表1百佳泰為您統(tǒng)整出3種Alder Lake架構(gòu)在CPU、Thunderbolt? 4型態(tài)、Thunderbolt? 4 Port的差異處：
表1
簡單來說，如果您是使用Alder Lake P 或 Alder Lake M的Chipset，那就不需使用額外的Thunderbolt? Controller即可實現(xiàn)Thunderbolt? 4功能。但若是使用Alder Lake S，則需要再加上Intel? Maple Ridge才有辦法獲得Thunderbolt? 4功能。
Thunderbolt? 4 Alder Lake 認(rèn)證流程
從現(xiàn)行的Thunderbolt? 4 Test Spec及Test Requirement來看，Alder Lake跟前一代的Tiger Lake在證要求是完全一樣的，測試要求如表2與表3所示：
1. Electrical Tests
表2
2. Functional Tests
表3
此外，同Tiger Lake，在執(zhí)行認(rèn)證時Vendor一樣可依需求選擇標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證流程（Standard Certification Process）或快速認(rèn)證流程（Fast Certification Process），兩種認(rèn)證過程差異如下：
圖1
圖2
若有量產(chǎn)交期壓力，那么選擇快速認(rèn)證流程會是比較合適的方案，但由于選擇快速認(rèn)證流程將無法得到Intel?的認(rèn)證補貼(EV部份)，所以總體來說認(rèn)證費用會較高，反之，若有預(yù)算成本上的考慮，那么選擇標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證流程會比較合適，只是相對來說認(rèn)證的時間會較為冗長。
百佳泰為目前首波取得Thunderbolt? 4 Alder Lake Host認(rèn)證資格的實驗室，不論是正規(guī)的認(rèn)證、Partial test或是SI Validation，我們都能提供相對應(yīng)的客制化服務(wù)來滿足所有需求。百佳泰豐富完善的Thunderbolt?標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證測試與技術(shù)咨詢服務(wù)，能協(xié)助相關(guān)廠商進(jìn)行認(rèn)證測試以符合Thunderbolt?規(guī)格要求并迅速取得標(biāo)志使用權(quán)。如您有相關(guān)測試需求或問題，歡迎聯(lián)系百佳泰cn_service@allion.com.cn
*Thunderbolt?是Intel Corporation的注冊商標(biāo)
*USB、USB4?、USB-C?、USB Type-C?和USB-IF是USB Implementers Forum的注冊商標(biāo)
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圖1：Coaxial Cable
正規(guī)的同軸電纜組成結(jié)構(gòu)分為4層，由中心而外分別是內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層、外被，作為多同軸線的外被大多是以銅箔麥拉為主，加上編織層即為雙屏蔽，可以為每條同軸線帶來更好的抗干擾特性。另外，由于同軸電纜對地（編織層）距離的控制較好，因此在高頻傳輸?shù)谋憩F(xiàn)，無論是導(dǎo)通特性（損耗、差共模轉(zhuǎn)換）或是串?dāng)_方面都有較好的表現(xiàn)。
圖2：Coaxial Cable結(jié)構(gòu)
以雙絞線來說，每條銅線本身存在微量電感，此外，當(dāng)兩條銅線靠近時，彼此間產(chǎn)生電荷效應(yīng)（電容），而特性阻抗的穩(wěn)定度（連續(xù)性）則是取決于電感、電容的分布(L0、C0)是否均勻且穩(wěn)定，因此，參考如下關(guān)系式，在決定特性阻抗的時候，可以看到雙絞線除了線芯直徑(d)以及固定絕緣層的介電常數(shù)(ε)以外，如何控制兩線之間的距離(D)是最重要的。
雙絞線特性阻抗關(guān)系式：
而同軸線因為設(shè)計結(jié)構(gòu)的關(guān)系，控制內(nèi)外導(dǎo)體(D &d)的一致性相對來說，特性阻抗的掌控上則會比雙絞線來的穩(wěn)定，而連續(xù)且平穩(wěn)的特性阻抗在S參數(shù)上就會有良好的的表現(xiàn)。
同軸線特性阻抗關(guān)系式：
組件設(shè)計時的特性阻抗控制
在設(shè)計時，Type-C Cable Assembly特性阻抗已有Connector Differential 85ohm與Raw Cable Differential 90ohm的差異，因此對于各組件的阻抗控制需要更加注意，一旦選擇的料件匹配度不足或是產(chǎn)生過多的不連續(xù)面，都可能造成ILfit、IRL的Fail，更甚影響Integrated Crosstalk的表現(xiàn)。
1. 裸線控制
在抽線的過程中絕緣層與編織層的包覆，已決定了裸線的特性阻抗以及通道特性的好壞，值得注意的是，百佳泰測試實驗室在一些偶發(fā)的不良案例中發(fā)現(xiàn)客戶在線材特性阻抗的基準(zhǔn)值已偏離USB所規(guī)范的90 Ohm許多，這會造成訊號在不匹配的信道中傳輸，進(jìn)而造成多種高頻項目的Fail。
2. Paddle Card控制
在認(rèn)證的過程中，我們有時會遇到客戶帶著Paddle Card 設(shè)計廠商參與Debug。制造商與Layout方都認(rèn)為自己都照設(shè)計圖上的要求制作，為何加工后，成品線就是會發(fā)生Fail呢?
問題的原因在于，Layout端在接到案件之后，照著規(guī)范設(shè)定的阻抗進(jìn)行了Trace
以及Pad的設(shè)計，線材制造商在設(shè)計完成后取得Paddle Card并將裸線實際焊接、上膠，才發(fā)現(xiàn)原本設(shè)定好的特性阻抗因為加工后的電容效應(yīng)往下掉，反而造成阻抗不連續(xù)面的增加（如下圖所示），這代表制造商與Layout商在發(fā)包時并沒有討論后續(xù)的加工以及對應(yīng)的影響。正確的作法是，先將特性阻抗在加工后會產(chǎn)生的差異估算進(jìn)去，進(jìn)行Layout時先提高特性阻抗的設(shè)計，使加工后的波形落入好球帶。
圖3：Paddle Card焊接前后差異
線材加工過程常見問題
如果屏除裸線于抽線過程中所造成的不良影響，在分析認(rèn)證案件的不合格樣品時，百佳泰發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的Fail都會發(fā)生在加工的過程，常見的不良原因大致分為3種：
- 焊接不良
- 線材受損
- 剝線長度的管控
1. 焊接不良
常見的焊接不良包括空（?。┖?、線芯松散、線芯斷裂、焊接對位誤差過大、錫絲錫球，或是錫油的殘留等等，這些情況都可能造成特性的不良。舉例來說，當(dāng)線芯松散時，表面積形狀以及吃錫情況都不易控制，特性阻抗的穩(wěn)定性也就不足，而焊接位移可能造成訊號間的Patch過小，進(jìn)而影響串?dāng)_。另外，錫絲與錫球的產(chǎn)生除了提升串?dāng)_發(fā)生的可能性，更會造成Stub所產(chǎn)生的寄生電容效應(yīng)，這些都是在焊接時應(yīng)避免的。
圖4：焊接不良案例
2. 線材受損
線材的受損分為線芯受損或外被受損，大量生產(chǎn)時，在焊接的環(huán)節(jié)一般會選擇熱壓焊機（Hot Bar Soldering Machine），有些使用高頻焊接，在焊接時必須注意剝線的力道，Hot Bar的位移行程、溫度的調(diào)整，焊接時也須注意加熱時間以及夾持時可能造成的外被變形或破孔。
3. 剝線長度的管控
在產(chǎn)線量產(chǎn)之前， 應(yīng)訂定好裸線每層應(yīng)剝除的長度，一款裸線的特性阻抗都是由每一個物理層的材質(zhì)、厚度共同決定的，在去除每一層的時候都應(yīng)該顧及到特性與后期量產(chǎn)時的加工難易度，一旦剝線長度定義完成，無論是裸線的前處理或是與連接器組裝為成品線的環(huán)節(jié)都應(yīng)共同遵守。倘若剝線定義每個層面剝線距離為1.5mm，在理線或焊接時都應(yīng)盡可能符合，切勿因加工而改變外被、屏蔽長度，因為這些變化即便差異0.5mm都可能直接影響到最終高頻結(jié)果。
圖5：剝線長度造成阻抗不連續(xù)面差異
組件的選擇
1. Connector
由于Type-C除了Full-Featured板端連接器可以進(jìn)行USB4 Gen3認(rèn)證之外，在所有USB 3.2 Connector與Plug的認(rèn)證中都是不包括高頻測試的，因此選擇合適的連接器進(jìn)行產(chǎn)品的制作就會是制造商在開發(fā)期很重要的一個環(huán)節(jié)。
2. Raw Cable
在產(chǎn)品開發(fā)時期，制造商會面臨的第一個問題是，該如何選擇合適的料件進(jìn)行組裝呢？成品線的組成大致分為連接器、Paddle card、Raw Cable，以USB Type C為例，協(xié)會在規(guī)范中已具體羅列出Coaxial/ Twisted的參考損耗(dB/m)，制造商可以用這樣的范例數(shù)據(jù)對供貨商的裸線進(jìn)行確認(rèn)。
表1：Loss Example for Twisted Pair Cable（數(shù)據(jù)源: USB Type-C Spec R2.1）
表2：Loss Example for Coaxial Cable（數(shù)據(jù)源: USB Type-C Spec R2.1）
1. Paddle Card
在組裝時，除了應(yīng)注意Paddle Card Impedance的設(shè)計之外，還需要定義在加工區(qū)所披覆的膠水種類，考慮膠水特性與量產(chǎn)時能符合加工便利性、含水量、固化時間等，大多數(shù)產(chǎn)品使用UV膠（UV Resin），而這些對于特性阻抗的變因，都需要在產(chǎn)品設(shè)計初期就考慮在PCB Layout內(nèi)。
圖6：膠水選用時對于特性阻抗之影響
制作USB線纜、投入認(rèn)證的過程中才發(fā)現(xiàn)所選用的組件匹配性不足或是穩(wěn)定性不高，往往會令制造商感到進(jìn)退兩難?？蛻羲蜏y后，百佳泰不僅可以認(rèn)證線纜成品，早在客戶選擇料件的時期，百佳泰也能進(jìn)行連接器以及各組件的Pre-Test，進(jìn)而節(jié)省認(rèn)證與選用零件上的時間進(jìn)程，并全面確保USB線纜質(zhì)量。如果對于USB線纜連接器有任何驗證需求，歡迎洽詢百佳泰?service@allion.com。
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