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拆解蘋果、安卓接口,Lightning與Type-C的差別到底在哪?
2019.1.29

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://www.ednchina.com/news/20170905Lightning.html"

在Type-C接口定義誕生之前,USB接口家族已經有了Type-A、Type-B、Mini-A、Mini-B、Micro-A和Micro-B幾種形式,在我們日常生活中相對比較熟悉是Type-A(廣泛應用于電腦、充電器等)和Micro-B(廣泛應用于手機、平板等移動設備)。理解USBType-C,需要和USB標準進行區分。USB標準是對數據傳輸協議所做的規范,由于USB的標準化組織USB-IF的命名方式較為混亂(如USB3.0又被稱為USB3.1Gen1),給消費者造成了比較大的困擾,最簡單的方式是通過最高傳輸速率進行區別。最高數據傳輸速率是USB標準最重要的參數指標,目前最新一代標準USB3.1Gen2可以達到10Gbps。對于Type-C接口來說,USB2.03.03.1標準均可以支持,因此使用Type-C接口并不意味著更高的數據傳輸速率,支持的USB標準才是關鍵。從另外一個角度,USB3.1標準支持Type-A、Micro-B和Type-C三種物理形態,因此傳統的數據連接線同樣可以實現高速數據傳輸。為方便區分支持不同標準的USB接口,USB-IF采用了改變接口顏色的辦法,黑色代表USB2.0,藍色代表USB3.0,淺藍色代表USB3.1。深入剖析,把握USBType-C接口的核心競爭力在對Type-C接口的定義有了清晰認識之后,我們開始討論他的主要優勢,從1.1小節中可以看到Type-C接口在最高傳輸速率上并無特別之處,那么它受到產業界廣泛追捧的原因是什麼呢?首先,從外觀形態上看,USBType-C接口體積較小,相比支持USB3.0及以上標準的Micro-B接口更加輕薄,更適合應用在移動設備上,同時支持正反兩個方向插入,方便消費者在多種環境下使用,帶來更好的用戶體驗。其次,Type-C由于標準化充電協議USBPD的加成,在充電方面有著得天獨厚的巨大優勢,可以達到更高的充電效率,并實現雙向充電。從表1中我們可以看到USB標準對于最大傳輸電流的規定,USB2.0及以前限流500mA,USB3.0及以后限流900mA,以標準電壓5V計算,最大傳輸功率僅為4.5W。2010年頒發的USBBC(BatteryCharging)1.2充電協議支持5V1.5A充電,但依然無法滿足人們對于快速充電的需求。在這樣的背景下,快速充電技術近兩年迅速興起,目前主要的解決方案有高通的QuickCharge,MTK的PumpExpress和OPPO的VOOC。無論哪種方案,核心思想均為通過非認證協議對通過USB接口傳輸的電壓或電流進行調節,達到提高充電功率的目的。高通QuickCharge支持5V、9V和12V三種電壓,最大充電電流可達3A。搭配Type-C連接器使用時可提供最高36W的充電功率,目前已經推出了4.0版本。聯發科PumpExpress快速充電技術原理和高通方案類似,同樣使用提高充電電壓的方式,最高充電功率可以達到24W。OPPOVOOC快充技術采用不同的技術路線,采用提高電流的方式提高功率,但必須搭配自身特制的連接線以減小傳輸損耗。USBPD協議基于USB3.1標準和Type-C接口,充電電流和充電電壓均可靈活配置,電流可以選擇1.5A、2A、3A和5A,電壓可以選擇5V、12V和20V,充電功率有10W、18W、36W、60W和100W幾種規格可選。從下圖可以看到,當充電電壓大于5V或充電電流大于1.5A時,需要使用新型連接線纜;而當充電功率達到60W時,傳統的MicroB接口已經不再適用,當充電功率達到100W時,標準的StandardA型接口也不再適用,因此我們認為隨著快速充電技術的發展,Type-C接口將成為最佳選擇。Type-C接口對USBPD協議的支持是由其自身的結構決定的。從下圖中可以看到,Type-C接口內部除了專用數據線之外,還有四根VBUS線,因此具有更強的電流傳輸能力,同時,還擁有兩根專做USBPD通信使用的CC線,從而可以實現雙向充電。這些特質是傳統USB接口所不具備的。2017年2月,USB-IF發布了USBPD協議的重要更新,正式推出了旨在同一快速充電技術規范的PPS,不允許USB接口通過非USBPD的協議來進行電壓和電流調整。同時,谷歌在最新的Android7.0OEM規范中強調:使用USB接口的手機,快充技術必須支持USBPD。這樣前文提到的高通、MTK和OPPO的快充方案,在未來只能使用Type-C接口和USBPD協議實現。目前高通的下一代快充技術QuickCharge4.0已經正式宣布支持Type-C接口和USBPD協議。第三,USBType-C接口可以通過AlternateMode實現更高數據速率的高清影像傳輸。DisplayPort、Thunderbolt等數據傳輸協議可以在此模式下利用USB的收發通道進行高清視頻等數據的傳輸。Type-C的這一特性在4K高清視頻傳輸、VRAR等應用上具有重大意義。以VR為例,目前高端的VR設備均基于PC,如HTCVive和OculusRift,需要使用三根cable線(音視頻、數據、充電)完成PC和VR設備的連接,使用較為繁瑣。智能手機連接VR設備的便攜性是其顯著優勢,如果手機采用USBType-C接口,利用DisplayPort視頻輸出,則可以在任意廠商的智能手機上使用VR頭盔。總結來看,我們認為USBType-C接口在輕薄度、數據傳輸速率、充電功率、支持雙向充電、圖像傳輸協議兼容性等方面具有較為明顯的優勢,并且得到了產業界廣泛的支持,整體生態環境日漸成熟,未來將成為消費電子設備接口的不二之選,有望“一統江湖”。蘋果和安卓雙雙發力,Type-C接口普及有望加速蘋果新產品或將引入Type-C接口,市場小高潮可期2017年2月,知名媒體華爾街日報爆出蘋果將從新款iPhone開始全面使用USBType-C接口。2017年7月,專業媒體充電頭網曝光了新款iPhone的充電器實物圖,從曝光圖看出,充電器端接口已經由傳統的Type-A變為了Type-C。充電頭網同時曝光了兩張iPhone新產品原型機無線充電器的照片,從中可以看出:iPhone新產品無線充電器采用了單線圈設計,兼容WPCQi標準,輸入電壓為5V-12V,輸出電流為0.6A-2A,輸出功率5W-10W,效率為70%至85%,充電器沿用Lightning接口。2012年9月,蘋果在iPhone5的發布會上正式公布了Lightning接口,取代了之前使用9年的30針Dock接口,移動設備首次支持可正反插的接口。到目前為止,Lightning接口一直被應用在iPhone和iPad產品上。深入剖析蘋果的Lightning連接器的發展現狀,可以發現蘋果依靠自身的話語權和產業鏈地位,已經在連接器領域建立起了一個完整而封閉的生態系統。蘋果的連接器產品除官方出品之外,同時還對第三方廠商開放,但必須通過蘋果的MFi認證。MFi是蘋果的一種發展計劃與授權認證程序,其含義是“MadeForiPodiPhoneiPod”,只有通過MFi認證的連接器才可以搭配蘋果的電子產品正常使用。蘋果的Lightning連接器并非是類似傳統USB連接線的被動線纜,根據專業網站chipworks在2012年的拆解報告,蘋果的Lightning連接器內部共有四顆芯片,除了NXP的主控芯片(圖18上方)之外,通過一顆TI芯片(圖18下排中間)實現安全加密功能,第三方廠商必須使用這顆芯片才能通過MFi驗證。內部多顆芯片的使用毫無疑問增加了Lightning連接器的成本。通過整理比較蘋果、三星和第三方廠商的連接器價格可以看到,蘋果原裝的Lightning連接器價格是三星原裝的USBType-C連接器的大約三倍,而從同一品牌的第三方廠商產品看,Lightning連接器價格是USBType-C連接器的大約兩倍。從積極角度出發,蘋果的MFi驗證流程保證了整個接口生態環境的封閉性,提升了Lightning連接器的安全性,防止因使用品質較差的連接器出現使用事故,因此我們認為未來蘋果在移動設備端還將繼續沿用Lightning接口。盡管從2012年至今,蘋果的移動設備端一直使用Lightning接口,但蘋果并未停止在USBType-C接口方面的研發工作。USBType-C接口在蘋果公司2015年初發布的新款12寸Macbook上被首次采用,整臺機器除3.5mm耳機接口之外,只使用了一個USBType-C接口。2016年,蘋果在最新發布的MacbookPro中,徹底放棄了傳統的USBType-A接口,全線采用了USBType-C接口(支持Thunderbolt3)。2016年,蘋果公司推出了一款可以實現USBType-C和Lighting接口直連的數據線,這款數據線有1米和2米兩種規格,售價分別為188元和258元。我們認為,這是蘋果將Type-C接口逐步導入iPhone和iPad產品中的重要信號。綜合蘋果的媒體信息,我們認為蘋果在新款iPhone上的接口設計在手機端將沿用傳統的Lighting接口,以延續整個接口生態系統的安全性和封閉性,連接線另一端將由USBType-A換為Type-C,以支持USBPD協議,實現更高的充電功率,同時Lightning接口同樣將進行相應的升級。我們認為,Type-C接口的趨勢已經被蘋果認可,應用范圍即將從Macbook推廣至iPod、iPad和iPhone,掀起一輪消費電子產品普及USBType-C接口的浪潮。根據市場調研機構IDC的數據,2016年iPhone銷量達到2.15億部,僅次于三星的3.11億部。另外一家權威市場調研機構IHS的數據顯示,2016年單一機型銷售榜單上前四名均被蘋果占據,分別是iPhone6S、iPhone7、iPhone7Plus和iPhone6SPlus。我們認為,蘋果的技術路線選擇仍然是全球智能手機行業最重要的風向標,一旦選用Type-C接口將對整個行業產生較大的催化作用。接口由Type-A轉換為Type-C帶來了連接器單體價值量的提升(1米長連接器由148元漲至188元)。按照市場調研機構IDC的數據計算,2016年iPhone和iPad隨機器銷售的Lightning連接器約2.6億根。假設未來iPhone和iPad產品年銷售量保持穩定,按照1米長USBType-C轉Lightning連接器價格188元計算,市場價值量便達到了約500億元。另外根據雷鋒網報道,第三方配件商生產的Lightning連接器方面,規模大一些的廠家月銷量可達200萬條,而月銷量在幾十萬條規模的廠商“不計其數”,從京東上看到這些連接器的價格從9.9元到69元不等,我們認為這部分的市場容量同樣相當可觀。總結來看,蘋果假如在新的iPhone產品連接器中使用USBType-C接口,對于Type-C的普及將會產生重大意義,考慮到蘋果智能設備風向標的指向作用,我們預計未來會有更多廠商跟進。安卓市場,USBType-C已成燎原之勢相比蘋果構建封閉生態系統的核心理念,安卓平臺則從上線時起便保持著開放、兼容的姿態,因此Type-C接口在安卓陣營普及的更加迅速。從2017年發布的安卓新機型上看,多款安卓手機在終端側使用了USBType-C接口。我們對使用USBType-C接口的安卓品牌、機型和價格進行詳細整理后發現:USBType-C接口已經從旗艦機型向中低端機型滲透,越來越多的1500元至2500元價位的智能手機開始使用Type-C接口,這標志著USBType-C的生態環境已經趨于成熟,成本下降至可全面普及區域。此外,在蘋果的帶動之下,越來越多的安卓手機開始取消3.5mm耳機插孔,USBType-C接口耳機成為新的潮流。2017年,小米6、努比亞Z17和錘子堅果Pro均采用了這樣的設計。取消3.5mm接口的好處主要有兩點:一是可以將數模轉換芯片(DAC)和音頻放大器芯片從手機內部移到耳機連接器中,節省手機內部空間;二是提高手機的密閉性,利于防水設計。我們預計,考慮到USBType-C在充電、音視頻數據傳輸、兼容性等方面的巨大優勢,未來將成為安卓智能設備的標配。(節選自海通電子研究)

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