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Thunderbolt将实现50Gb/s传输,未来发展不可小觑

发布时间:2013-02-18 责任编辑:abbywang

【导读】USB 3.0与Thunderbolt两方阵营竞推超高速传输解决方案,USB 3.0预计2013年推出强化版USB 3.0传输技术,预计将传输效能推升至10Gb/s水平!至于主导Thunderbolt的Intel预计将导入矽纳米光电技术,可望将Thunderbolt现有效能直接提升至50Gb/s水平。


USB 3.0高速传输接口,预计在2013年第二季推出具备10Gb/s的强化版USB 3.0规格,这对于与之竞争的Thunderbolt形成极大的压力,一来USB 3.0狭系统芯片组的直接原生支持优势,在市场的渗透率已经大幅超前Thunderbolt高速传输接口,尤其在新版的Ivy Bridge系统架构产品,USB 3.0已经广泛用于新一代PC与Ultrabook产品中,更让Thunderbolt的高速接口推广门槛越来越高。

光纤版Thunderbolt  技术优势拉大USB3.0效能差距

但不让USB 3.0加强版接口标准专美于前,Thunderbolt高速传输接口也计画导入矽纳米光电(Silicon Nanophotonics)技术,来将Thunderbolt高速传输接口进行大幅度的性能升级,透过新的技术方案,Thunderbolt传输接口可以从原有的10Gb/s提升至50Gb/s。

即便Thunderbolt的新一代技术解决方案还只是规划,但实际上Thunderbolt高速传输接口与USB 3.0仍有一段不小的技术差距,由现有的Thunderbolt设计方案来说,若维持PCI Express 2.0和DisplayPort采用两通道各10Gb/s,Thunderbolt高速传输接口共可支持20Gb/s传输资料极速,仍较2013年第二季才会推出的USB 3.0加强版接口规范所升级的10Gb/s,仍有两倍的性能差距。

图1:华硕新款高阶笔记本电脑,预计搭载Thunderbolt高速传输接口
图1:华硕新款高阶笔记本电脑,预计搭载Thunderbolt高速传输接口

但Thunderbolt高速传输接口也并非可以高枕无忧,因为USB 3.0高速传输接口在有芯片组的原生支持下,目前的装载量与周边产品的导入应用成长速度飞快,在目前周边应用市场USB 3.0已经可以站稳中/高阶周边应用的主流接口,而预估加强版的USB 3.0接口应用周边,也会在2014~2015年大量推出市场,届时Thunderbolt高速传输接口的市场地位是否能维持高阶应用主流而不被USB 3.0接口产品边缘化,仍须持续观察。

至于USB 3.0的加强设计方案,并非仅有传输性能方面的改善,而是连同接口设计与资料转换效能的大幅改进设计方案,除较现有USB 3.0的5Gb/s传输效能有一倍的性能提升,同时接口也针对旧设计进行相关最佳化修整。至于Thunderbolt高速传输未来极高速应用版本,所进行的接口支持效能改进方案就更为激进,不只要在新接口技术导入矽纳米光电技术,还要将传输效能一举拉抬到50Gb/s的表现水平。

新一代的Thunderbolt高速传输接口,主要是利用Silicon Nanophotonics技术方案强化传输性能,搭配速度更快的PCI Express 3.0汇流排技术,大幅将每个通道的传输性能提升至50Gb水平!Silicon Nanophotonics技术即为利用光电技术、结合矽元件/光纤网络设计方案,一举将数据传输性能扩增至50Gb/s,除效能方面的量的提升外,在传输距离方面,因为导入光传输技术方案,因此传输距离可在特定缆在线达到100公尺传输距离。

新一代光纤版Thunderbolt  大幅提升巨量资料传输效能

如果新一代Silicon Nanophotonics技术的Thunderbolt高速传输接口,若用来传送一部高画质的1080p FullHD分辨率电影,大约仅需要一秒左右就能完成下载!而架构Silicon Nanophotonics应用的相关技术,如90nm CMOS纳米光电元件、波长多工器(Wavelength Division Multiplexer)、侦测器(Detector)、调变器(Modulator),均可集成在CMOS芯片上,前端应用技术已趋近成熟,开发产品推出仅是时间与市场需求问题。

图2:Thunderbolt周边可利用多线串接方式,在单一传输线缆同时传送影像与数码资料
图2:Thunderbolt周边可利用多线串接方式,在单一传输线缆同时传送影像与数码资料

而Thunderbolt高速传输接口的传输特性,在面对目前多媒体应用正由HD(High Definition)持续向UHD(Ultra High Definition)的趋势推进发展下,使用USB 3.0或是更进阶的加强版规范,对于用户来说还需要等待媒体进行传输行为,反观Thunderbolt高速传输接口,即便是现有或是未来导入Silicon Nanophotonics技术方案的进阶产品,都可以轻松因应未来的UHD影音内容应用。
 
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非苹果应用系统相继导入 加速扩展Thunderbolt渗透率

早期Thunderbolt高速传输接口为透过Apple率先导入产品设计扩增新接口的市场渗透率,但随著Apple与Intel协议的Thunderbolt高速传输接口优先使用权释出,目前Thunderbolt高速传输接口导入常规PC/NB设计方案已呈现百花齐放的状态,尤其是针对高阶定位的产品,例如高效能型主板、PC/NB产品,大多会在连接接口直接集成Thunderbolt高速传输接口支持,与一般常见的USB 3.0接口呈现同时存在的状况。

图3:Thunderbolt高速传输接口具备极大传输效能提升空间,甚至可以用来作为内部扩充适配卡的外部串接技术方案
图3:Thunderbolt高速传输接口具备极大传输效能提升空间,甚至可以用来作为内部扩充适配卡的外部串接技术方案

虽说USB 3.0在新一代加强版可以达到10Gb/s,但实际上USB 3.0接口最大的困扰是要解决传输线路的讯号干扰问题,一昧提升传输效能,但在线路干扰问题没有改善,仍会影响实际传输的效能表现。尤其是USB 3.0传输技术的EMI辐射问题,会影响到系统或装置运用部分无线频段周边的稳定性,形成RF干扰,USB 3.0接口要能稳定运行,必须针对EMI问题重点改善。

Thunderbolt可善用Daisy Chain  设备主机串接更具弹性

而Thunderbolt高速传输接口就有明显不同,在传输、串接应用方面,Thunderbolt可善用Daisy Chain形式进行设备与主机串接,而透过Thunderbolt传输的讯息除了数码资料外,连同影音内容都能在同一线路上进行转送。而新一代导入Silicon Nanophotonics技术方案的Thunderbolt接口,在高效能传输应用上直接跳过铜缆应用方案,改采型光缆进行传输,不只可让传输信息在高速转送下的表现更稳定,同时也可在传输距离进一步扩展。目前光纤周边厂商如Corning、Sumitomo Electric已推出100m与30m的Thunderbolt光缆产品,预计在2013年第一季推出,也可进一步扩展Thunderbolt的光缆应用市场。

图4:Thunderbolt使用的DisplayPort连接器不需授权金,可在单一接口处理视讯、数码资料传输,使导入的料件成本(BOM)更低
图4:Thunderbolt使用的DisplayPort连接器不需授权金,可在单一接口处理视讯、数码资料传输,使导入的料件成本(BOM)更低

原有Thunderbolt接口推广不易的原因相当多,除了系统未能如USB 3.0高速传输接口大量预载优势外,其实最大的关键就是Thunderbolt主控芯片的成本较高,形成用户导入、升级的门槛较高。但Thunderbolt装载或升级成本较高的问题将获得改善,因为Intel在2013年预计将加速推动Thunderbolt高速传输接口普及,将会加快Thunderbolt技术授权速度,使Thunderbolt用量进一步提升,另外,也将加强Thunderbolt芯片集成设计,利用更高集积度的集成设计方案,减少Thunderbolt高速接口解决方案的物料清单成本,让终端开发商导入Thunderbolt高速传输接口的成本进一步压缩。

Intel持续优化Thunderbolt竞争力 未来发展不容小觑

尤其在Apple已无Thunderbolt传输接口优先使用权后,Thunderbolt的装载现况已有持续增加现象,尤其是针对高阶应用的计算机平台、笔记本电脑,大多会采行USB 3.0、Thunderbolt双接口共存的设计方案,加上Thunderbolt高速传输接口本身就可以与DisplayPort视讯接口多工共存,在单一线缆可以支持影像与资料同时传送,光是连接器本身就不需要授权金,同时单一接口两种用途也可进一步压缩BOM物料清单成本。

而Thunderbolt不再只是Apple专用后,让市场在x86平台、Apple计算机系统均可以装载Thunderbolt高速传输接口设计方案,目前Thunderbolt高速传输接口控制器成本约10~20美元,对比USB 3.0高速传输接口解决方案仍处于较高档的价格,但这种状况会在2013年Intel持续对Thunderbolt设计方案的技术授权与集成设计方案出炉后,进一步压缩Thunderbolt解决方案的导入成本。

甚至于Intel还计画在2014年,直接将Thunderbolt主控端控制器与中央处理器,利用制程技术来进行功能集成,直接将Thunderbolt技术方案集成于CPU中,这较USB 3.0接口解决方案集成于系统芯片组的架构更具优势,不仅传输效能可提升的空间与机会更大,对于导入应用市场、降低导入成本的目的也就更容易实践了。

同时,为了加速Thunderbolt应用周边的数量,原先对Thunderbolt周边授权认证是采取趋于严格的策略进行把关,为了扩充验证产品的能量,Intel已将Thunderbolt产品的验证业务释出第三方实验室进行,预料将可加速Thunderbolt验证成本与效能,进一步加速Thunderbolt周边应用产品快速推出市面,提高装载Thunderbolt高速传输接口的系统更多元的应用周边选择。
 

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