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    解讀嵌入式USB2 (eUSB2)標準

    作者:德州儀器時間:2020-12-29來源:電子產品世界收藏


    本文引用地址:http://www.gzwnncpps.cn/article/202012/421664.htm

    什么是eUSB2?

    嵌入式USB2 (eUSB2) 規格是對USB 2.0規格的補充,前者通過支持USB 2.0接口在1V或1.2V而不是3.3V的I/O電壓下工作,解決了接口控制器與高級片上系統 (SoC)工藝節點集成的相關問題。eUSB2 可讓SoC體積更小、更節能,從而使工藝節點繼續擴展,并提高在智能手機、平板電腦和筆記本電腦等應用中的性能。

    eUSB2的重要性

    隨著智能手機和平板電腦等應用的尺寸越來越小、但組裝元件越來越多,縮減接口尺寸也變得尤為重要。然而,不斷縮減的SoC節點尺寸導致柵極氧化層越來越薄,只能支持更低的電壓。對于使用USB 2.0接口的器件,上述趨勢會給高級工藝節點的設計帶來復雜的挑戰。

    當工藝節點達到7nm時,量子效應開始影響高信號電壓(如3.3V)的輸入與輸出 (I/O),而且輸入與輸出將不再能夠輕松地得到設備支持。許多設備到設備的接口已經支持低信號電壓,但USB 2.0仍需要3.3V的I/O電壓才能工作。為解決這一難題, USB開發者論壇 在2018年發布了eUSB2 規格。

    USB 2.0和eUSB2的區別

    USB 2.0有線接口在過去20年曾風靡一時,幾乎現在所有的SoC都配備了USB 2.0接口。USB歷代標準都完好地保留了原始3.3V I/O USB 1.0接口,以保持向后兼容性,從而實現了更廣泛的應用和更大的生態系統,同時確保設備互操作性。

    隨著工藝節點到達5nm,維持USB 2.0 3.3V I/O信號所需的制造成本呈指數級增長。eUSB2作為對USB 2.0 規格的物理層補充,彌補了I/O電壓間隙,因此,設計人員可在器件級別集成eUSB2接口,同時在系統級利用和重復使用USB 2.0接口。

    eUSB2支持板載器件間連接(通過直接連接),也支持通過eUSB2轉USB 2.0中繼器(如 TUSB2E22?USB 2.0-eUSB2雙路中繼器 )的外露連接器接口,從而進行電平轉換,如圖1所述。

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    圖1 使用eUSB2中繼器(如 TUSB2E22 )的eUSB2應用

    當工藝節點為7nm及以上時,USB 2.0可繼續集成到 SoC中,而當工藝節點為5nm及以下時,eUSB2則更適合集成到SoC中。如圖1所示,eUSB2還可集成到其他器件中,從而作為器件間接口與SoC輕松互連。USB 2.0將繼續作為標準連接器接口。

    eUSB2可顯著降低I/O功率,提高電源效率,同時支持工藝節點繼續擴展。表1展示了USB 2.0和eUSB2之間的特性差異。

    USB2.0和eUSB2的區別

     特性

    USB 2.0

    eUSB2

    信號接口

    D+、D-

    eD+、eD-

    I/O電壓

    3.3V

    1V或1.2V

    支持的

    數據速率

    低速:1.5Mbps

    全速:12Mbps

    高速:480Mbps

    低速:1.5Mbps

    全速:12Mbps

    高速:480Mbps

    連接

    器件間

    開箱即用

    器件間

    通過中繼器可直接使用USB 2.0

    eUSB2前景

    由于系統功率大幅降低,eUSB2非常適合用于I/O電壓較小的器件間通信。當使用先進的SoC和5nm及以下的工藝節點時,小型電子產品的設計人員可在系統設計中采用eUSB2,同時繼續受益于USB 2.0接口的簡易性、便于設計和廣泛使用的特點。



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