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电“闪”、“雷”鸣的战斗:新一波高速传输接口之争

发布时间:2012-09-29

关键字:ThunderBolt 

随着数据和高清多媒体信号传输量的日益攀升,终端设备上的接口速度要求也越来越高。今年以来,ThunderBolt、Lightning Bolt、DisplayPortUSB 3.0等形成了新一波高速传输标准竞争,以期在更多的终端设备上成为主流。他们的未来是融合共存,还是竞争消亡?

“雷”公“电”母大战将开

今年Intel大肆宣传ThunderBolt(雷电)影像数据整合传输技术,而AMD也在积极推进类似的低成本高速接口Lightning Bolt(闪电),这一场雷公电母的大战渐渐拉开了序幕。

USB 3.0/雷电/闪电接口参数对比
USB 3.0/雷电/闪电接口参数对比

ThunderBolt技术由英特尔在2009年设计完成,研发初衷是为了替代并统一目前电脑上数量繁多性能参差不齐的扩展接口,比如SCSI、SATA、USB、FireWire和PCI Express。该技术主要用于连接PC和其他设备,融合了两项成熟技术PCI Express数据传输技术和DisplayPort显示技术,两条通道可同时传输这两种协议的数据,每条通道都提供双向10Gbps带宽。这意味着你可以在30秒内传输完一整张蓝光光盘,或者在几秒钟的时间内传输完2GB的视频,Thunderbolt让高清影像信号与大容量数据有了更好的发挥舞台。

由于Thunderbolt 是苹果与英特尔的合作产物,由英特尔开发,通过和苹果的技术合作推向市场。这就导致了苹果可以提前其他厂家使用这种技术一年,因此去年我们可以看到Macbook上首发。尽管Thunderbolt接口的数据传输速度高达10Gbps,为USB 3.0的2倍,但在苹果推出Thunderbolt 技术时,其他厂商由于专利的问题仍无法使用Thunderbolt,而推行USB 3.0接口。不过,今年这种局面已经被打破,在英特尔的力推之下,除了苹果计算机产品外,几个月前台北电脑展Computex 2012已经出现了Thunderbolt接口的产品,华硕也推出了一系列Thunderbolt 主板。

Thunderbolt是英特尔希望进军高速传输领域的一大尝试,技术开放之后,未来的超极本上相信也将逐渐普及。针对超极本,英特尔提供了两大不同的控制器解决方案,即DSL3310和DSL3510。DisplayPort DSL3510拥有四个PCI Express 通道带宽,散热设计功率最低 2.8W,而 DSL3310是一个12×12mm的芯片,提供了两个通道PCI Express带宽,功耗为2.1W。DSL3510支持菊环连接设备,因此成本更低,体积更小更省电。除此之外,英特尔还有一款TDP为0.7W的DSL2210芯片,代号为 Port Ridge,它是成本最低的雷电解决方案。它不支持菊花链和传输DisplayPort信号,但它仍然提供了两个通道PCI Express带宽。

这一切在竞争对手AMD眼里,显然感受到了竞争压力。为此,AMD推出了Lightning Bolt整合高速传输技术。Lighting Bolt方案采用AMD的技术,将USB 3.0、Displayport和电能通过一根mini Displayport线缆传输。“Lightning Bolt非常令人兴奋。虽然带宽不如Thunderbolt,但Lightning Bolt承诺通过一个单一的DisplayPort连接器同时提供非压缩AV (DisplayPort)和数据(USB 3.0),而且可以给电池充电。”硅谷数模半导体(北京)有限公司 市场总监 Adam Chen表示。

相较于Thunderbolt透过一颗报价高达20美金的转换芯片,把PCIe信号与DisplayPort信号混合后传送出去,Lightning Bolt则是把USB 3.0混合DisplayPort信号传送,一样也是使用mini DisplayPort插槽,但转换芯片仅不到1美金。另外一个关键是,Lightning Bolt不需要使用专用的传输线,仅需沿用原本的DisplayPort 传输线,在线材成本也有相当大的优势,毕竟单单一根Thunderbolt接口数据线售价接近400元。Lightning Bolt如果量产,这项技术拥有的相当大的成本优势,将对消费者来说是不错的选择。

不过,AMD的Lightning Bolt结构上还要多一个接线盒,用来中继并分离Lightning Bolt内部所含的所有信号。优点是笔记本电脑上只会有Lightning Bolt的mux接口,缺点是感觉多余但又不能少了接线盒。因此,AMD需要在最后推出的时候将外部接线盒融入笔记本电脑设计中,才能算是完成。据悉,AMD会在年底前让这个技术问世,目前对于AMD Lightning Bolt是否会兼容于Intel Thunderbolt还不得而知。

Displayport被威胁了吗?

此前提到英特尔和苹果推出高速Thunderbolt接口是用来统一USB和Displayport,因而在这一波高速传输标准之争中,Thunderbolt最常被拿来与USB 3.0相提并论。那么,它是否会对DisplayPort和USB 3.0造成威胁呢?

《国际电子商情》硅谷数模市场总监Adam Chen
硅谷数模市场总监Adam Chen

硅谷数模的Adam Chen认为:“Thunderbolt与DisplayPort以及USB 3.0共存。毕竟,Thunderbolt使用DisplayPort连接器并包含直接来自控制器芯片的DisplayPort连接性,它包含DisplayPort和USB 3.0输出。我们认为,Thunderbolt不对DP和USB构成威胁,三者将会共存,Thunderbolt面向高端领域,而DP面向主流应用。”

IHS iSuppli的研究报告也认为,尽管具有技术优势,但Thunderbolt近期不会对市场接受DisplayPort构成重大威胁,实际上可能会帮助促进DisplayPort市场的发展,甚至长期来看也是如此。由于Thunderbolt支持DisplayPort的部分功特点,因此Thunderbolt可能为后者创造新的机会。

IHS iSuppli公司预计,2014年DisplayPort设备的全球出货量将从2010年的3100万个增长到4.45亿个以上。未来四年,多数OEM厂商和所有个人电脑CPU以及图形处理单元(GPU)厂商将逐渐停止支持VGA连接器,DisplayPort在台式电脑和移动PC市场的份额将迅速上升,这是其增长的主要动力。

“考虑到DisplayPort是iPhone、iPad和iPod Touch等许多苹果移动产品所使用的基本技术,DisplayPort目前在智能手机与平板电脑为代表的移动高清设备中拥有最高的市场份额,在这些手持设备中的使用比HDMI更加普遍。实际上,我们认为DisplayPort Tx出货量从2012年开始将高于HDMI Tx。”Adam Chen还指出,“HDMI显然是数字电视与DVD播放机等消费电子设备所热衷的连接标准。然而,HDMI在支持4K×2K等最高分辨率方面正在达到极限。尤其是,HDMI1.4b只能支持刷新率最高为30Hz的4K×2K,而不是多数高品质显示器的标准刷新率60Hz。DisplayPort近期将加入高端电视之中,以支持这些分辨率。”

他还进一步表示,DisplayPort今年的一大发展是增加了MyDP。这种新的“Mobility DisplayPort”规格支持平板电脑和手机向电视和监视器发送全高清1080p (包括支持3D),还能为SlimPort驱动的移动设备充电。MyDP同时提供低功率与弹性连接(容易转换成HDMI或VGA)。“有了新的MyDP标准,我们预计DisplayPort将进入下一代手机与平板电脑。”他说,“DisplayPort今年显然正在进入主流市场。所有主要CPU都集成了DisplayPort。未来两年,几乎所有基于ARM的CPU也将集成DisplayPort。凭借DisplayPort HBR2的速度,一个单一的DP连接每秒就能传输超过21 Gbytes的视频数据。”

硅谷数模产品包括用于笔记本电脑、平板电脑、手机、液晶面板和电视的DisplayPort IC。部分关键DisplayPort技术包括:1)HBR2可把DisplayPort带宽提高一倍至21.6 Gbytes;2)PSR这种降低功耗的技术可以让明年推出的超级本运行10小时;3)MST技术允许一个DisplayPort端口同时连接多台显示器;4)MyDP。

Adam Chen特别指出,当前一个非常重要的市场情况是从笔记本CPU中清除老式接口。“为了降低成本和复杂性,英特尔与AMD都在把与液晶面板相连的LVDS接口换成DisplayPort。这迫使液晶面板厂商采用一种DisplayPort接口(eDP),以便保持市场份额。”他说,“但目前eDP面板供应不足。不然的话,笔记本OEM也可以继续使用LVDS面板,此时需要在主板上面增加一个eDP-LVDS转换器芯片。”

《国际电子商情》谱瑞科技营销部资深处长阮建华<p>
谱瑞科技营销部资深处长阮建华

台湾厂商谱瑞科技营销部资深处长阮建华认为:“DisplayPort和Thunderbolt存在互补关系。”由于共享同样的miniDP连接器,且Thunderbolt包含了原始DisplayPort流,Thunderbolt可以使用谱瑞科技PS171 DP-to-HDMI转换器或PS181 DP-to-DP++转换器提供额外的视频协议支持。

另一方面,“AMD Lightning Bolt大概与DisplayPort共享USB 3.0信号,因此两者的带宽都会受到影响,优点是系统成本较低。”他分析说,“谱瑞科技提供DisplayPort 1.2 PS8330 转发器和PS8723 (2-port)或PS8713 (1-port) USB 3.0转发器,以改善潜在的信号完整性问题。”

USB3.0还会继续扩大市场规模

与DisplayPort一样,USB 3.0前景依然美好。USB 2.0、USB 3.0 及 PCI Express 芯片厂商创惟科技资深技术营销经理魏骏雄也指出:“随着Intel已在新推出的Ivy Bridge中内建支持USB 3.0的控制芯片,且微软Windows 8操作系统也已纳入USB 3.0驱动程序,在各种有利条件的配合下,USB 3.0已经有跃升为最主要消费性电子传输标准的趋势。”

《国际电子商情》创惟科技资深技术营销经理魏骏雄<p>
创惟科技资深技术营销经理魏骏雄

他进一步分析说:“Thunderbolt与USB 3.0的诉求是完全不同的。对于一般使用者而言,USB 3.0所提供的带宽已足以应付大量影音传输需求,且USB 3. 0芯片的低成本及低功耗远非Thunderbolt芯片组所能企及。再者,目前USB 3.0芯片供货商已多达十余家,而Thunderbolt芯片组的供应业者仅有Intel,这都造成Thunderbolt推广普及上的障碍。”因此他认为不同于USB 3.0所诉求的一般市场定位,Thunderbolt将仅能在需要同时连接多台设备的专业领域市场有所发挥。

“随着第二代Ultrabook的产出,PC外接其他装置产品,例如外接硬盘的需求将大幅增加,因此USB 3.0装置端芯片的需求量可望放大。”他认为,“整体而言,魏骏雄认为,在英特尔与PC品牌厂力推Ultrabook的情况下,USB 3.0装置的发展将更快速,市场规模将迅速扩大,且与其他传输标准的关系将倾向并存及互补,而非竞争关系。”

另一家USB 3.0技术领导厂商美商睿思(Fresco Logic)产品经理林宏晔也认为:“Intel Thunderbolt与USB 3.0有不同的特性与优势。Thunderbolt是新一代的高速输出入科技,提供光速般的效能,兼具简易及弹性的使用特性。USB是最普及的传输接口,广泛的使用在PC、行动装置及消费电子。两者未必是竞争关系,Fresco Logic今年与Intel合作的Thunderbolt-USB 3.0扩充基座就是完美的结合,使用者将可同时受惠于两种科技,享受超快的传输性能及极为广泛的连接性。”

另据Intel发布的资料数据显示,到2014年USB3.0的市场渗透率有望接近30%,采用USB3.0接口技术的台式和便携终端设备出货量将超过5亿台,USB3.0应用即将爆发性增长。

IHS iSuppli公司也认为,由于支持该接口的低价主板和芯片组已经出现,预测USB 3.0接口将强劲增长。Thunderbolt初期将在高档系统占有相对较小的份额,而且这类系统的出货量将较低。长期来看,Thunderbolt在外围存储/RAID阵列市场可能稍微侵蚀USB 3.0的地盘,该市场强调高带宽。考虑到USB极为流行和消费者对它非常熟悉,市场将继续热情接受USB 3.0。

“我们认为USB 3.0将统治笔记本与平板电脑领域,但智能手机可能仍青睐USB 2.0。”硅谷数模Adam Chen表示,“无疑,USB 3.0前景很好。它直接集成到PC芯片组上面,PC已提供这种端口。”

IHS iSuppli还分析道,延缓市场初期接受Thunderbolt速度的主要问题,是过去20年新接口技术进入PC和消费电子市场时曾经普遍遇到的问题。其中包括硅片与线缆方面较高的实施成本、来自现有I/O解决方案的竞争、多数信息技术与消费设备需要向后兼容原有的接口。另外,需要如此高数据率的高端应用在一段时间以后才能逐渐被消费者广为使用,这也会减慢Thunderbolt得到广泛采纳的速度。

创惟科技擅长高速输入/输出领域,目前推出的USB 3.0芯片涵盖USB 3.0高速多媒体记忆卡卡片阅读机控制芯片、USB 3.0 to SATA 接式硬盘桥接控制芯片、USB 3.0 Hub控制芯片、USB 3.0网络摄影机控制芯片及USB 3.0充电器等。针对新一代USB 3.0产品,创惟将推出符合各种新特性的产品,例如在集线器3.0芯片方面,新特性包括可透过USB 3.0对手机及平板计算机进行快充,以及进一步整合外部组件,例如LDO的芯片等。此外,魏骏雄指出创惟已针对Intel的新平台-Shark Bay的Haswell平台完成新产品开发,预料明年上半年便可推出。

美商睿思继xHCI USB 3.0控制器后,于2012发表首颗USB装置端芯片FL2000-USB3.0显示控制器,以USB界面为使用者带来高质量及无迟滞的延伸屏幕体验。FL2000是世界第一颗符合USB协会影音类别规范的装置端控制器。“以独家专利的创新架构,FL2000将为使用者带来极佳的操作体验,且不再高不可攀,非常适合Ultrabook、平板计算机、智能手机、微型投影机,甚至高分辨率显示器及电视。FL2000可为系统制造商建置更轻薄且更具竞争力的显示接口设备,只需单一USB接口。”林宏晔说。

iPhone5的个性化之旅

近日iPhone5再一次聚集全世界的目光,各种升级的硬件和变化成为人们津津乐道的话题,其中,在iPhone,iPad以及iPod之间沿用数年之久的30针脚的数据线遭弃用,苹果启用全新的8针脚、比现在尺寸更小且名为Lightning的接口。苹果全球营销高级副总裁Phil Schiller指出,如果他们不转用新接口的话,根本无法制造出更轻和更薄的iPhone5和新iPod系列。而且转用这个Lightning接口并不是一个草率的决定,他们在未来很多年内会继续使用这个规格的。

根据此前与Intel合作的前提,它采用的到底是英特尔的雷电接口还是AMD的闪电接口?如果是前者,按照产品延续性,iPhone5和全新iPod就可以和macbook的雷电接口相兼容。但是,如前所述的技术指标,Thunderbolt确实技术过人,可未免技术过于超前,甚至远远超过iPhone5的传输速度,它显得不那么实用,用一句老话来形容就是“杀鸡焉用牛刀”。其次,Thunderbolt雷电存储设备价格昂贵,单单一根雷电数据线接近400元,成本过高。

另外,英特尔高管近日也表示,由于能耗问题尚未得到解决,Thunderbolt互连技术现在还不能被用于智能手机和平板电脑。英特尔Thunderbolt规划与营销主管Jason Ziller在旧金山IDF大会上称,英特尔希望将Thunderbolt技术推广到便携设备领域,但在将这项技术应用到低功耗设备时,还存在一些问题需要解决。齐乐称,Thunderbolt技术也许可以被用于基于酷睿处理器的超极本之中。超极本电脑的电源比智能手机或平板电脑的电源更强劲,而且更适于处理Thunderbolt高速互连技术提供的10Gbps的数据传输率。

那么,iPhone5用的是Lightning接口是AMD Lightning bolt接口吗?答案不是。尽管AMD可以在一根标准迷你数据线,集成多路复用器和相关组件,将DisplayPort和USB 3.0整合线缆上,成本大概在1美元左右。苹果完全可以负担这款数据线的成本,使其成为附送线材。但从发布的产品数据线来看,其中一端为8pin的Lightning接口,另一端则为USB接口,并非闪电采用的Mini DP接口。发布会上,苹果也没有强调其高传输特性以及同时接多个外设的功能。

因此,苹果实际上是继续走他的个性化旅程,既不是雷电也不是闪电。新接口Lightning仅是一个代号,苹果通过自定义8个针脚,赋予Lightning接口数据传输和充电的功能,同时减少新接口的特性、功能,从而有利于控制数据线成本。考虑到苹果此前的30针数据接口,苹果拒绝通用化接口已不是第一次。