一文搞懂TBT4和USB4

2021-01-21 15:15:16  作者:admin

Thunderbolt通过将多个行业规范统一到行业领先的产品功能集中,提供世界一流的性能,易用性和质量。Intel正式发布Thunderbolt™ 4规范后首批支持Thunderbolt™ 4的产品已如火如荼开发进展中LDR6282、LDR6023、VL815、VL817、VL813、VL170,LT6711A通过USB IF组织认证

Thunderbolt™ 4与以往版本高频差异对比

在传输速度方面,Thunderbolt 4虽然在架构上跟Thunderbolt 3一样都是40Gbps的速度,但由于Thunderbolt 4是新一代的技术, 因此在物理层方面跟Thunderbolt 3比起还是有不小的差异, 另外Thunderbolt 4同时兼容USB4,但USB4又与 Thunderbolt 4有着细微的差异,因此这边就以下表来概述一下在USB3.2 Gen2 / USB4 Gen3 / TBT3 / TBT4连接器高频的差异性。

USB3.2 Gen2 / USB4 Gen3 / TBT3 / TBT4高频对比差异

Thunderbolt™ 4 Receptacle Connector认证流程

1. 连接器厂商联系百佳泰AllionIntel, 要求认证新的Thunderbolt4 Type-C连接器

2. 请提供OEM大厂或Name Brand的联络人姓名和电子邮件以确认测试请求和型号

3. 一旦确认后, 连接器需要先在百佳泰Allion通过USB4 Gen3 Type-C Connector TID认证

4. 连接器厂商需要提供3套母座高频治具板及校正板作为测试之用(2套给Allion, 1套给Intel).

5. 收到样品后, Allion会按照USB Type-C 2.0 Compliance Test Spec - USB4 Gen3测试规范执行连接器的高频特性测试

6. 测试完成后, Allion会上传测试结果给Intel Santa Clara TBT team进行审核

7. 连接器厂商经由百佳泰Allion指示提交测试结果给Intel Thunderbolt Team申请Thunderbolt母座认证. (需要提供: 自我测试的结果, 厂商送测样品的料号PN/datasheet(例如材质证明等)/工程图)

8. Allion会提交一套高频治具板样品给Intel Santa Clara TBT team

9. Intel将再进行测试并可能会再联络厂商要求提供进一步的数据以便进行审核

10. 审核完成及通过所有要求后,Intel会再提供Thunderbolt许可协议”Thunderbolt license agreement”给厂商签署

11. 许可协议签署完毕, Intel会将认证通过的连接器信息公告在Thunderbolt Community Cable & Connector页面的” Thunderbolt Cable & Connector Certified list.”认证清单中

12. 连接器厂商需要透过Thunderbolt Community Developer Area的账号密码登录信息来查看Cable & Connector页面. https://thunderbolttechnology.net/developers 

Thunderbolt™ 4架构

Thunderbolt 4跟过去Thunderbolt 3最大的差异,以Host的角度而言, 最大的差别在于若产品为Intel Platform,则Thunderbolt ICThunderbolt 4世代已被整合进SoC(CPU),跟过往须额外在Mainboard上加上独立的Thunderbolt IC有极大的差别,但若产品是AMD Platform,则配置方式还是跟过去的Thunderbolt 3相同,一样需要外加独立的Thunderbolt IC

Thunderbolt™ 3 及Thunderbolt™ 4 Platform的架构差异

从上述比较表可看出,Thunderbolt 4 Host若是使用Intel Platform,由于TBT信号是由SoC所发送,以host motherboard架构而言,从CPUTBT Connectortrace长度若要像Thunderbolt 3一样限制在2 inch的长度,以layout的角度来看是非常难以实现的,所以Thunderbolt 4Intel Platform须在CPUTBT Connector间加入一个Re-timer IC使信号延展。

Re-timer IC具备CDR功能,故能在接受source信号时做同步衰减补偿再重新将信号送出,因此在layout时可使TBT trace长度大幅展延。

USB4™ Connector认证要点:

1. USB-C® Receptacle Connector(USB4™ Gen3)母座连接器测试群组: Group A-1, A-2, A-3, A-4, A-7, A-8, B-1, B-5, B-6

2. USB-C® Receptacle Connector(USB4™ Gen3)母座连接器新增了A-8 Group高频测试, 须要搭配协会指定的Golden Plug高频治具, 由百佳泰Allion独家贩售.  群组A-8认证数量需满足3pcs通过数据.

协会唯一指定USB4™ Golden Plug高频治具参数介绍https://www.allion.com/test-fixture/usb4-golden-plug/ 

· 底座长**:24mm*8mm*12mm

· 框的长**:115mm*5mm*1275mm

· PCB治具搭配固定架与仪器高频线缆 (2.92mm K Band)连接易拆装增加测量效率

· 射频连接器采用92mm K Band(40GHz)母座真实呈现高频特性

· 正反面各一组2X Thru校正线让测量更精准

3. USB4的过程中, USB协会对于高频SI的部分提出一些基本建议, 例如: Cable要在意它的衰减, skew, impedance; Connector要在意它的footprints, 接触的端子几何形状, 中隔片. 因为USB4对高频特性的要求, 提醒广大厂商在这些细节上需要更加注意.

USB4™线缆认证重点总结

1. 根据CabCon Compliance Spec, USB Type-C® plugs不会在连接器级别上针对USB4进行高频测试, 该规范仅定义了A-8群组中USB Type-C receptaclesUSB4的高频测试.  这意味着:

USB-IF不会认证USB4速率的USB Type-C Plug(公头)

Full-Featured USB-C Cable (USB4)的认证必须使用经USB 3.2已取证的USB Type-C Plug(公头)

USB-IF不允许未经认证的连接器使用在USB4USB Type-C Cables.

 2. Full-Featured USB-C Cable (USB4 Gen3)主要测试重点项目在于High Speed Electrical, 跟以往USB 3.2 Type-C Cable不一样的是, IMR这一次变成informative. 依照协会测试规定, 厂商针新增的Group B-8群组测试需提供50条样品, 由认证实验室随机抽取10pcs测试且认证数量需满足10pcs通过数据.

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