隨著USB Type-C標準規(guī)范的發(fā)布，龐大商機涌現(xiàn)，各家線纜與連接器廠商無一不想盡辦法搶先取得認證，進而取得Type-C市場商機，提升產(chǎn)業(yè)競爭力。百佳泰掌握市場潮流于今（2015）年5月06日至07日舉辦兩場USB Type-C規(guī)格與驗證要點技術講座，吸引超過兩百人次共襄盛舉。不僅帶領大家一同快速溫習USB Type-C規(guī)格，更藉由Type- C認證要點精確掌握市場變化，并分享認證測試常見問題，同時現(xiàn)場Q&A提供各廠商最實時的問題偵錯服務。

為進一步滿足市場對于USB Type-C認證服務的需求，百佳泰將在此篇文章帶大家一窺活動精髓，再以問卷調(diào)查的方式來剖析市場，更了解廠商未滿足的需求重點，也作為未來服務改進的參考，期盼持續(xù)提供更好的認證服務。

USB Type-C市場龐大商機

回顧USB的發(fā)展歷史，在 IT 領域，USB 是自上世紀 90 年代以來最持久的代表規(guī)格之一，在今天不僅僅是電腦，大多數(shù)電子產(chǎn)品包括標準計算機周邊，幾乎都有配備一個 USB 端口，只是在尺寸和類型略有不同，可以說，USB 已經(jīng)占據(jù)了絕對的市場。

而 USB Type-C 作為一個新型的端口，不僅支持更快的速度，更有助于制造商打造更輕薄的工業(yè)設計產(chǎn)品，同時具有極為強大的可擴充性。對連接器、連接線產(chǎn)業(yè)而言，Type C新規(guī)格將帶來有如「改朝換代」般的重大變化，領先者將可搶食更大的市場商機。號稱全世界上第一個Type-C的裝置-Nokia N1，底部就是Type-C接口，充電線則是2.0C對A可充到2安培，充電用的轉換器可用在其他手機或平板。也因為蘋果的加入，讓此商機更蓬勃，新一代的Apple New MacBook只留有一個接口那就是USB-C（Type-C）端口，不管充電、鼠標、鍵盤都全仰賴它。此外，樂視LeTV推出三款旗艦手機也都將USB Type-C 應用在 Android 智能手機上。

USB Type-C規(guī)格快速溫習

相信大家都對USB Type-C并不陌生，但還是很多人會誤解Type-C等于3.1，實際上USB Type-C 只是 USB 3.1 標準的一部分，而不是一個新的標準。Type-C支持2.0版本，但不能代表全部的3.1。簡單來說，它是一種新型 USB 線纜及連接器的規(guī)范，定義了包括連接器、端口、容器和線纜等在內(nèi)的一整套全新的 USB 物理規(guī)格。而它的誕生則是為了滿足廠商和消費者對于輕量小型化以及擺脫傳統(tǒng)USB接口變成無方向性的插拔需求。

USB 3.0和3.1連接器大小比例圖

 

在通用串行總線應用者論壇（USB-IF）與國際電工委員會（IEC）連手催生之下，跟隨 USB 3.1 規(guī)范一同推出的USB Type-C規(guī)格陸續(xù)拍板定案，規(guī)格具備了接口尺寸較小、支持供電能力、無方向性以及可擴充性四大特點。（更多有關USB發(fā)展歷史與Type C四大特點，請參考USB Type-C 規(guī)格與測試要點）。

Type-C 認證要點

百佳泰將針對認證Type-C 線纜需要測試的項目做簡單介紹。從以下百佳泰整理的Type-C Certification Test Group認證測試圖表可以看出，灰色是電氣特性、紫色是機構特性、綠色是環(huán)測特性以及黃色是高頻特性項目。不同receptacle(板端的連接器)和plug(線端的連接器)或cable & adaptor assembly(線纜&轉換器組件)測試的要求會有所不同。

百佳泰Type-C Certification Test Group認證測試圖表

 

要測項目圖表

根據(jù)協(xié)會提供的要測項目圖表(上圖)顯示，基本上，如果是連接器Group A需全測，在USB 3.0也是一樣。Group B-1 3.0全測但Type-C只測B-1-3、Group B-5 critical dimension以及B6溫升測試。Plug比較特別的是需要加測Group B-7。如果是cable or adaptor assembly的認證測試項目為Group B 1-5。但問題是為何Cable或adaptor assembly要測Group B-5 critical dimension?因為協(xié)會有規(guī)范over-mold外模尺寸的厚度和寬度，我們將針對這兩個部分進行量測，超標就算不通過。套用百佳泰認證測試圖表紅色框起來的部分為Receptacle要測的項目，大家或許會疑惑，Type-C的Receptacle真的不測高頻嗎?以目前的定義是，不測高頻，所以B2, B3, B4不框。協(xié)會也特別強調(diào)，只要鍍的厚度可以通過不另外測電鍍。而Plug與Receptacle的差異只差在plug要測B-7，Wrenching Strength Testing手法后續(xù)會做詳細介紹。

目前在USB Type-C認證測試上，較為困難、且不容易測過的項目包含:

• 4-Axis Continuity Test

四軸向與以往2.0、3.0測的方式相較之下有一些改變，Receptacle & plug在Group B-1只需測四軸:

• 針對Receptacle來說一定是公母匹配，在板上型或沉板型Right Angle Type給予0.30 Nm(牛頓乘以公尺，也就是力與長度的乘積，從公母結合處往后算15mm下壓20N相乘后等于30Nmm，接著除1000變成0.30 Nm)。

• 如果是Vertical Type的話則是0.12 Nm。Plug則與以往四軸向測試方法完全一樣，在后面調(diào)一個8N，然后四個軸向各10秒鐘不能瞬斷不能變形才算是通過。

※注意:這些治具必須是協(xié)會的標準治具。

此外，Plug與Receptacle測試也有分別，實際治具第二代(下圖右)前面面板可拆除，第一代(下圖左)則沒有面板可拆除，在測試時不會有面板且上面會蓋起來。

 

第一代與第二代治具圖

• Wrenching Strength Test

一般來說，扭曲測試需要測兩次，第一次使用第二代治具測試(相同的治具也會用在Wrenching Strength Test)，用0.75牛頓米(如下圖15mm處下壓50N牛頓才能達到0.75Nm)，不瞬斷不變形就算通過。

第二次要使用以下治具:

測試時須提供一組四個新的plug，原因是我們會在上下面施予2Nm牛頓米(20mm處下壓100N牛頓約10KG相乘后2牛頓米)以及左右兩側3.5Nm牛頓米的力量(一樣取20mm處下壓175N牛頓)，如此下壓必定造成損壞。目前可確定的是，協(xié)會允許被破壞，但須提供協(xié)會破壞點力量曲線，因為下壓100N、175N牛頓算是很嚴苛的條件，一般不太容易過。

• Durability & Insertion/Extraction Force Test

壽命以及插入/拔出力測試在標準的USB界面來看其實不難，應用在Type-C上會變得困難是因為這種設計磨擦久了塑料會被磨掉。雖說壽命測試有10,000次，在這之前務必先確認插入及拔出力符合初始值要求(Insertion Forces: 5N to 20N;Extraction Force: 8N to 20N)，10,000次之后降低規(guī)格(After Durability: 6N to 20N)。

• Current Rating Test: (T-Rise) —最新版CTS只要量測一個點

溫升測試也是大家所關心的項目，到底溫升測試需要量幾個點?

 

 

正面圖

如果Receptacle是板上型也就量測不到背面的第一個點。原則上總共有1個量測點，但會依不同的連接器樣式作調(diào)整。

如果是標準的TYPE-C 線纜是可以支持3安培，但如果要支持PD則需要5安培。一般做溫升測試時，不管有無支持PD一律測5安培，換言之，TYPE-C連接器并沒有因為支持PD而有任何改變。但是所有溫度變化要求是30度，就目前幾家大廠測試的結果都超過25度，修改之后的規(guī)范使得這個測試較容易通過。

• Electrical Specification

• Informative Spec:連接器不測所以高頻測試會是Informative，同時也包括Raw Cable Electrical Spec，線纜組件要送來認證之前基本上用的裸線要夠好，因此我們不會管控裸線。

• Normative Spec:項目包括Raw Cable Electrical Spec，線纜組件要送來認證之前基本上用的裸線要夠好，因此我們不會管控裸線。Cable assembly的S參數(shù)也都是informative，但會測的原因是因為測出來轉成SI MODEL后才能利用INTEL轉換軟件(Signal Integrity Compliance Tool)來計算cable assembly高頻參數(shù)到底是過或不過(pass or fail)。實際轉出來的參數(shù)也就是剛剛整個Group B-3的六項，但要先行測試才有辦法做這樣的轉換。

                                  

                         Intel軟件畫面                                                   實際轉出畫面

在Allion Report上，我們會特別標出協(xié)會要求的三個頻段值是多少，經(jīng)過比對之后就知道結果是通過或不通過(pass or fail)。

下表則是針對C to C 線纜會有Gen1 和Gen2之分，只有這項Insertion Loss Fit要求不一樣，其他全部都一樣。

 

USB Type-C認證測試常見問題

就執(zhí)行認證測試時常遇到的問題，百佳泰也特別整理出一些與各位分享，提供大家在開發(fā)、驗證 USB Type-C產(chǎn)品時，一個質(zhì)量保障的參考與技術咨詢。雖然有些問題已經(jīng)得到協(xié)會的回復可行或不可行，然而還有一些仍處于已有相當高共識，但尚未正式定稿的階段。

常見問題一: CTS 認證范圍

目前CTS已更新至 0.95第二版本，認證范圍僅包括Mechanical(包含環(huán)測)和Electrical(包含高頻)兩種項目。USB receptacle插座的部分，USB協(xié)會推出很多款包含常見的TOP MOUNT板上型正反向以及MID MOUNT層板型。而PLUG的部分，屆時認證會有三款，一款是FULL FEATURE PLUG & CABLE，USB 2.0 PLUG & CABLE以及POWER ONLY PLUG & CAPTIVE CABLE。令人關注的問題是，認證FULL FEATURE & USB 2.0就可用POWER ONLY，還需要認證POWER ONLY CABLE?協(xié)會針對此問題仍在作討論，尚未正式定案。

三款認證PLUG

Passive cable assembliesTYPE-C在線纜規(guī)格的部份主要分為三大類型:

I. 標準的TYPE C to TYPE C Cable Assembly-在USB 3.1 支持 3.1 Gen1的5G&Gen2的10G和2.0 支持HIGH SPEED兩個種類，在認證測試要求上也有些許差異。

II. Type-C to Legacy Cable Assembly-在USB 3.1的版本中不管C to Standard A或MiCRO-B或 STANDARD B只支持10G版本(測試要求)，也就是只有3.1 Gen2。

III. Type-C Legacy Adapter-協(xié)會只接受USB Type-C to USB Standard-A Receptacle Adapter(帶最長15cm線)以及 USB Type-C to USB 2.0 Micro-B Receptacle Adapter這兩種，其他一律不接受。

總言之，CTS認證范圍包含Type-C connectors and passive cable assemblies，所以帶E-Marker的線纜認證將被視為是passive cable。

Q: 如果是C to C線纜基本上除了2.0 3安培沒有E-Marker，所有都要E-Marker?協(xié)會在SPEC有要求一定要3安培以上?

A: C to C cable assembly除了USB 2.0 3A之外，其余一律要帶E-Marker。

常見問題二: 不同PIN數(shù)

在連接器規(guī)格上，無論板端連接器receptacle用在哪里，如手機、平板、NB、外接硬盤，板端連接器只有一種規(guī)格那就是24PIN，但仍在針對USB 2.0的板端連接器(16P)做認證的確認。原則上FULL FEATURE會有22跟24 PIN兩種版本，2.0會有12 PIN和14 PIN。

從下圖PIN數(shù)上可明顯判別，USB 2.0 ONLY VERSION有9 PIN，F(xiàn)ULL FEATURE VERSION則有22PIN:

常見問題三:不同PLUG

很多廠商會做FULL FEATURE PLUG但可能沒有做2.0 PLUG，常遇到的問題是可不可以用FULL FEATURE PLUG來認證2.0 CABLE ASSEMBLY?得到協(xié)會的回復是，USB2.0 TYPE-C TO TYPE-C CABLE ASSEMBLY可以，C TO LEGACY卻是不行的。但仍待協(xié)會明文規(guī)定出來，在尚未公告之前，都是不能使用Full Featured plug的。

常見問題四:Durability

所謂壽命測試一萬次以上，并不代表一萬次一次插到完就算了，測試一萬次之前必須先確認插入拔出力是否符合要求，正面做一千次后再確認拔出力要8 N to 20 N跟初始值一樣。然后正面再做一千五百次，等于正面做完兩千五百次后反面再做兩千五百次，再正面做兩千五百次反面也兩千五百次。反復一萬次后再確認拔出力要滿足6 N to 20 N牛頓米。這是目前CTS目前定義Durability的測試手法。

Q: 目前測試插入速度?

A: 經(jīng)與協(xié)會確認后，協(xié)會要求cycle rate=500±50 cycles/hr以符合EIA-364國際標準規(guī)范。

常見問題五:LLCR測試點

LLCR測試點也是大家最關心的問題之一，最新版ECR測試點如下:

原本定義LCR是從母端端子量測到paddle card處，最新版的ECR只量測plug跟Receptacle的端子腳(不含paddle card)。規(guī)格原本為40m，環(huán)測項目后正負10不超過50m都算合格。

常見問題六:Over-mold形狀

在Over-mold形狀方面，有部分線纜廠商詢問，由于type-C over-mold薄薄的又很光滑，插上去力量太大不容易拔出，如果做個造型在上面或許會比較好拔?但協(xié)會顯然并不接受，因為線纜認證要量尺寸，需要一致的厚度才可以通過。

常見問題七:Vertical Type

目前在執(zhí)行認證測試面臨的最大問題，在于當廠商已開發(fā)Vertical Type款式，但測試治具還未完成，因此單純做四軸或wrenching測試絕對不會過關，那該怎么辦呢?關于此問題仍與協(xié)會持續(xù)討論治具要如何進行才會對連接器有保障。

常見問題八: Cable長度

針對C TO C CABLE需不需要放E-Marker這個問題，從下圖可以看出只有USB 2.0 3A Current Rating可做選擇，其他都需要E-Marker。

有關CABLE的長度，很多人會問限制是從PLUG到PLUG還是SR到SR?協(xié)會回復是SR到SR，也就是裸線長。然而我們從協(xié)會端得到不同的答復，因此這部分還待進一步與協(xié)會確認。但無論如何，可以確定的是協(xié)會不接受PD Receptacle，原因是怕會誤會可接受到5 A。轉換器部分，最高到3A，放不放E-Marker無所謂，因為原本Type-C就可以支持3A。

常見問題九:板端連接器的高頻測試

就USB Type-C Mated Connector spec for SS- Informative的部分，我們?nèi)耘c協(xié)會討論是否改回 Normative測高頻項目。如果不測的話，放在NB裝置上怕板端連接器影響到整個特性。在系統(tǒng)大廠希望測的情況下，Intel將會征求各個大廠的意見。如要測就不會只有這些參數(shù)，也就是說會透過tool轉換有S參數(shù)，fail后轉成SI MODEL轉換為基準。但無論如何，這個部分目前還未定案，如果變回Normative，連接器將多了至少B3 Group需要測。

常見問題十:Trident LOGO

市場上常有兩個錯誤的認知，一為連接器要過認證，整臺系統(tǒng)就一定要過。另一個錯誤認知是，外包裝有印制紅白藍LOGO系統(tǒng)，但整臺系統(tǒng)無需過認證?；旧希琔SB 2.0有無過認證和cable上有無標示icon協(xié)會并不會約束，但要使用3.0 SS 樹狀Trident LOGO就必須過認證。換句話說，連接器要過認證，整臺系統(tǒng)則不一定要過。舉例而言，如果NB大廠的產(chǎn)品NB側邊要印上LOGO，連接器就必須過認證，整臺系統(tǒng)就不一定，單看外包裝有無印制紅白藍LOGO，如要印刷就必須過，如沒有整臺系統(tǒng)則不用。原則上，系統(tǒng)要印SS 樹狀Trident LOGO字樣就必須過認證。

市場剖析

本次講座開放報名第一日名額即刻爆滿，報名人數(shù)遠超過目標的120人；臨時決定在隔日多辦一場讓更多廠商受惠，從第一場就有78.7%報到率以及第二場更高達81.1%報到率來看，可說是獲得空前的成功!第一場和第二場的問卷回收率也頗高，分別達到84.0%和85.3%的比率。

根據(jù)參加者對本講座的滿意度調(diào)查表發(fā)現(xiàn)，吸引第一場次參加者報名此活動的最主要原因為了解線纜與連接器最新技術更新，比率占了46%。5/7的第二場次則是兩者居多，也就是為了相關線纜與連接器認證/測試需求的比率占比最高。綜合整體對于講座的評價，第一場大多數(shù)參加者覺得滿意的，其次為非常滿意，反觀第二場參加者則是以非常滿意居多，其次為滿意，對此講座給予極高的肯定。

另外，從線纜與連接器廠商產(chǎn)品線為USB占大多比例以及預計推出USB Type-C新產(chǎn)品為主打來看，大家早早就嗅到這個爆發(fā)性的商機，連接器廠商更是早在近2年前，就開始密切追蹤制訂相關規(guī)格的進展。為搶得先機，透過百佳泰可迅速送樣認證進行測試，采取多管齊下方式在這場Type C的「卡位戰(zhàn)」中卡位才能搶得先機。

百佳泰的線纜與連接器專業(yè)測試中心身為USB-IF正式授權的「USB線纜與連接器測試實驗室（Cable Assemblies and Connector Labs）」，除了提供USB不同規(guī)格版本的線纜與連接器完整相符性認證測試，亦能針對各式不同技術規(guī)格的線纜與連接器如HDMI連接器，以及DisplayPort、MHL、SATA等，提供包括高頻訊號、機械特性、電氣性能、及環(huán)境變化等類別的精密測試與驗證。更多相關信息，歡迎洽詢百佳泰:service@allion.com，或參閱我們的專業(yè)線纜與連接器測試服務內(nèi)容http://www.allion.com.tw/cabcon.html

(本文章謹以專業(yè)實驗室角度，整理出USB Type-C認證上常遇到的問題與大家分享，目的為提升產(chǎn)業(yè)競爭力而提供的一個溝通合作平臺，從而提供廠商在開發(fā)、驗證 USB Type-C產(chǎn)品時，一個質(zhì)量保障的參考與技術咨詢。如有任何關于USB Type-C認證測試或其他精密測試與驗證等技術疑問，歡迎徑洽百佳泰。