USB_3.0

**USB 3.0**，其 USB 速率模式稱為「Super Speed」，是 USB（Universal Serial Bus）的第三個主要修訂版本。曾名為 **USB 3.1 Gen 1**，現名為 **USB 3.2 Gen 1×1**，其主要技術標準有：支援全雙工，並採用發送列表區段來進行資料發送，供電標準為 900mA，傳輸速度為 5Gbit/s。USB 3.0 的設計相容 USB 2.0 與 USB 1.1 版本，並採用三級多層電源管理技術，可以為不同裝置提供不同的電源管理方案。

USB 3.0 採用新的封包路由傳輸技術，線纜設計 8 條內部線路，除 VBus 和 GND 作為電源提供線外，剩餘 3 對均為資料傳輸線路 —— 其中保留 D + 與 D - 兩條相容 USB 2.0 的線路，新增專為新版所設的線路 SSRX 與 SSTX，因此 USB 3.0 比 USB 2.0 多了數個觸點。USB 3.0 的 Standard-A 介面繼續採用與早先版本一樣的尺寸方案，接頭採用藍色外觀（USB 2.0 Standard-A 介面採用黑色外觀），只是內部觸點有變化，新的觸點將會並排在目前 4 個觸點的後方。引入展頻時脈技術，降低電磁輻射的逸散。

Intel 發表的 xHCI 規範支援 USB3.0 的介面，且向下相容 USB 2.0 的介面。Windows 8 和後續的 Windows 作業系統都內建原生的 USB 3.0 支援。

## 電磁干擾

USB 使用差動訊號進行資料傳輸，以 USB 2.0 為例，要達成 480Mbps 的傳輸率，那麼其傳輸的差動訊號運作頻率須為 240MHz，USB 3.0 需要 2.5GHz 的差動訊號頻率方能達成 5Gbps 傳輸率。而爲了降低高運作頻率產生的電磁干擾，USB 3.0 引入展頻，將原本集中在 2.5GHz 頻率的能量，USB 3.0 以 2.5GHz 為中心呈現正弦的絕對值分布，降低 2.5GHz 集中的能量，這樣下次出現能量集中的地方為三次諧波 7.5GHz（也因這樣所以在 USB 3.0 線材規範中都有針對 7.5GHz 制定要求）。

然而，2.5GHz 的運作頻率與 ISM 頻段（2.412～2.462GHz）靠得太近，加上展頻時脈技術的緣故，原本單一的 2.5GHz 訊號的能量會延展成從直流到數 GHz 的頻寬干擾，令 USB 3.0 在運作時其電磁波訊號的能量會覆蓋 ISM 頻段的訊號，也無法使用濾波器過濾訊號。因此同一電路板上 USB 3.0 無法與藍牙、2.4GHz 頻段的 WLAN 在相鄰不遠的情況下一同運作，而 USB 論壇針對此一現象，也僅能要求製造商將電磁遮蔽做好，從 USB 插槽、線材、直到外接裝置端都需要做封鎖接地的動作，盡量壓低輻射出來的電磁波。而實測表明 USB 3.0 與藍牙、2.4GHz 的 WiFi 裝置在靠近的情況下，出現了斷流、連線中斷、傳輸效能明顯下降等情況，而將 USB 3.0 的連接點做好遮蔽，或者將藍牙、2.4GHz WiFi 等裝置使用延長線連接並遠離 USB 3.0 裝置，同時運作的干擾問題明顯改善。

USB 3.0 與 ISM 頻段的電磁相容性問題，也間接令不少行動裝置（如智慧型手機）等沒有考慮對 USB 3.0 的支援，雖然也有一些智慧型手機支援 USB 3.0（如三星 Galaxy Note 3）。

## 針腳定義

* USB 3.0 硬體類型
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## USB 3.1

**USB 3.1 Gen 2×1**（**SuperSpeed+**，官方全名：**SuperSpeed USB 10 Gbps**）是基於 **USB 3.0（USB 3.1 Gen 1×1）** 改良推出的 USB 連接介面的最新版本。2013 年底，負責制定 USB 3.0 規範的組織 USB 3.0 Promoter Group 公佈了下一代 USB 3.1 介面的標準規範。2014 年 4 月，負責 USB 介面規範的 USB 開發者論壇（USB-IF）公佈了 USB 3.1 連接介面設計圖，包括 Type-A、Type-B 以及全新設計的 Type-C。

標準的 Type-A 是目前應用最廣泛的 USB 介面，Type-B 主要用於印表機和傳真等裝置，而 Type-C 用於更輕薄、更纖細的手持裝置。2017 年後推出的智慧型手機，其充電傳輸介面幾乎都從之前的 microUSB 改為 USB Type-C。

請注意，USB 3.1 Gen 2 在 2019 年更名後的正確名稱為 USB 3.2 Gen 2×1，而 USB 3.0 則更名為 USB 3.2 Gen 1×1。

### 歷史

* 2013 年底，負責制定 USB 3.0 規範的組織 USB 3.0 Promoter Group 公佈下一代 USB 3.1 介面的標準規範。
* 2014 年 4 月，負責 USB 介面規範的 USB 開發者論壇（USB-IF）公佈 USB 3.1 連接介面設計圖，包括 Type-A、Type-B 以及全新設計的 Type-C
* 2015 年，USB 開發者論壇協會公告：「USB 3.1 更名為 USB 3.1 Gen2，速度為 10 Gbit/s (1250 MB/s)。這才是真的 USB 3.1」。而 USB 3.0 更名為 USB 3.1 Gen1。
* 2019 年，華碩推出 ROG Phone II，成為全世界第一部支援 USB 3.1 Gen2 的手機。

### 與 USB 3.0 比較

* 理論最高傳輸速度由 USB 3.0 的 5 Gbit/s 提升為 10 Gbit/s
* 供電最大 100W，電壓和電流都會提高
* 新增 Type-C 介面，其插座和線材不會相容原有 Type-A / Type-B
* 降低編碼損耗，將編碼方式由 8b/10b 改為 128b/132b，讓編碼損耗從原來 3.0 的 20% 降低為 3%
* 雖然向下相容 USB 2.0/1.0，但如果要得到 10Gb/s 的傳輸速度仍需在主機、目標端同時具備對應的晶片才能達成

### Type-C 介面

基於 USB 3.1 規範全新設計的 USB Type-C，外觀上最大特點在於其**上下端完全一致**，這意味著使用者不必再區分 USB 正反面，兩個方向都可以插入。

USB Type-C 介面尺寸為 8.3×2.5 毫米，小於當前 PC 的 USB 介面，但大於許多手機採用的尺寸 6.85×1.8 毫米的 micro-USB 介面。至於電力傳輸規格，線材標準為 5A，而連接器為 3A。

Type-C 由於不相容現有的任何類型，因此需要額外設計轉接裝置。全球首套 USB 3.1 主控端與裝置端原型，則由祥碩科技於 2014 年的 USB-IF 年會中發表，但因速度僅較 USB 3.0 快一倍（理論值，實際上不到一倍）。因此於 2014 年時，眾多大廠仍以主流規格 USB 3.0 為主及裝置端廠商也極少願意跟進投入開發對應的 USB3.1 產品。

USB Type-C 還可整合 DisplayPort、USB Power Delivery、Thunderbolt。

## USB 3.2

USB 3.2 是 2017 年 7 月 25 日 USB 開發者論壇（USB Implementers Forum）宣佈基於 USB 3.1 改良推出的 USB 連接介面的最新版本，除了將傳輸速度從 10Gbps 倍增至 20Gbps，也建議各裝置統一採用 Type-C 型式端子為主。此外 USB 3.2 也能向下相容於較舊的規範，無論是將 USB 3.2 裝置插入舊端子，或是將舊裝置插入 USB 3.2 端子，仍能以較低的速度正常運作。

### 規格與 USB 3.1 比較

* 使用最新的 Type-C 傳輸線，並可向下相容。速度是 USB 3.1 Gen2 的兩倍，允許兩條 10Gbps 傳輸通道，所以傳輸速度達到 20Gbps，但只能在 Type-C 傳輸線上產生效果（並非所有 Type-C 傳輸線都支援 USB 3.2 Gen2x2，一些 Type-C 傳輸線只支援到 USB 2.0，或只支援到 USB 3.1 Gen2）。
* 借鑒了 PCI Express 的通道（Lane）設計。USB 3.2 Gen2x2 因為使用了兩條通道的設計，必須使用 Type-C 傳輸線。
* 雖然向下相容 USB 2.0/1.0，但如果要得到 20Gb/s 的傳輸速度仍需在主機、目標端同時具備對應的晶片才能達成。

### 技術突破

* USB 3.2 成功於現有的 USB Type-C 傳輸線上實現雙通道，但仍繼續使用現有之 SuperSpeed USB 物理傳輸率及技術。

## 參考文獻

## 外部鏈結

* 為什麼 Wi-Fi 和 USB 3.0 會互相干擾？ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）