USB-C 線材頻寬解析:40Gbps、80Gbps 與 120Gbps

USB-C 資料傳輸線上常見的三個數字,其實對應的是兩種 USB 標準,而非三種。本指南將說明 40Gbps、80Gbps 與 120Gbps 實際上代表什麼、為何 80 與 120 描述的是同一條線材,以及線材要支援各速率所需滿足的物理規格。

USB-C 傳輸線頻寬說明:40Gbps、80Gbps 和 120Gbps

搜尋 USB-C 線,您會看到三個標題數字:40Gbps、80Gbps 和 120Gbps。它們不是三個產品層。他們映射到兩個USB 規範,三個數字中的兩個描述了在不同模式下運行的同一條電纜。

每個數字實際代表什麼

資料傳輸速率規格訊號這意味著什麼
40GbpsUSB4 Gen3×2NRZ,20Gbps × 2 頻道對稱:雙向 40Gbps
80GbpsUSB4 Gen4(USB4 版本 2.0)PAM3,40Gbps × 2 頻道對稱:雙向 80Gbps
120GbpsUSB4 Gen4(USB4 版本 2.0)PAM3,非對稱通道分割單路 120Gbps,另一路 40Gbps

80Gbps 和 120Gbps 是同一條電纜

這是最常見的誤解。 USB4 Gen4 定義了80Gbps 對稱模式和一個120Gbps / 40Gbps 非對稱模式。非對稱模式將四個通道中的三個重新分配到一個方向,這在驅動高刷新 DisplayPort 2.1 顯示器時非常有用:顯示器需要巨大的下游頻寬,而幾乎不需要上游頻寬。

支援其中一種傳輸模式的纜線,也支援另一種模式。如果供應商以兩種不同的價格向您提供「80Gbps 電纜」和「120Gbps 電纜」作為兩種不同的 SKU,請詢問每種電纜是根據哪種 USB 規範構建的 - 兩者的答案都應該是 USB4 Gen4。

為什麼 PAM3 對於電纜建設很重要

USB4 Gen3 使用 NRZ 訊號:兩個電壓位準,每個符號一位。 USB4 Gen4 移至PAM3,它編碼三個電壓位準並每個符號攜帶更多資料。這就是在不使符號率加倍的情況下使速率加倍的方法。

實際結果是 PAM3 電平之間的雜訊容限較小。 40Gbps 電纜所承受的插入損耗、阻抗一致性和串擾將在 80Gbps 時產生錯誤。這是一個材料和工藝問題,而不是連接器問題——它歸結為導體規格、介電一致性、屏蔽覆蓋範圍以及線對幾何形狀在整個長度上保持的緊密程度。

被動長度限制

頻寬和長度是相互影響的。作為被動(非重定時)USB-C 電纜的工作規則:

  • 長達 0.8 m— 被動式結構可透過精心打造的被動式纜線傳輸 40Gbps 和 USB4 Gen4 速率
  • 1m至2m— 透過精心建造可實現 40Gbps;除此之外,通常需要帶有重定時器的主動電纜
  • 超過2m— 主動式佈線,成本顯著提高

對長又便宜的高頻寬被動電纜持懷疑態度。物理不打折。

每條高速率 USB-C 連接線都需要一個 E-Marker

任何額定電流超過 3A 的 USB-C 電纜以及每條 USB4 電纜都必須包含一個電子標記晶片。主機透過 CC 線路讀取數據,以了解電纜的實際功能 — 數據速率、電流能力以及它是被動還是有源。如果沒有有效的 E-Marker,無論護套上印有什麼內容,主機都會保守地回落到較低的資料傳輸速率。

當您評估供應商時,請詢問他們使用什麼 E-Marker 晶片以及其聲明的內容。模糊的答案通常意味著電纜不會協商標籤上的資料傳輸速率。

如何驗證頻寬聲明

  1. 問哪個規格,而不是哪個號碼。「USB4 Gen4」可以核驗。 「80Gbps」本身就是一個行銷數字。
  2. 索取 USB-IF 認證及 TID,然後直接向 USB-IF 於 usb.org 驗證。整合者清單目前需要會員登入,無法公開搜尋。
  3. 索取 E-Marker 聲明— 它報告的電流值和資料速率值。
  4. 索取眼圖或插入損耗數據 在額定長度下。具備自有測試設備的工廠能提供這些測試數據;貿易商通常無法提供。

我們自有線纜的產品定位

請向我們索取規格書

Tonetron 是 Dongguan Taitron Electronic Limited(東莞台昶電子有限公司)的外銷品牌。該公司是位於中國廣東省東莞市的線纜與連接器製造商,成立於 1984 年。我們在自己的產線上生產 HDMI™、USB-C、DisplayPort 與客製化線纜,並以工廠直銷方式出貨至全球 40 多個國家。

請告知目標規格、數量與目標市場,我們將提供對應的規格書與報價。最低訂購量、模具與交期等數據將依專案而異。

常見問題

80Gbps USB-C 傳輸線與 120Gbps 傳輸線不同嗎?

否。兩張圖均描述了 USB4 Gen4(USB4 版本 2.0)。 80Gbps 為對稱模式;120Gbps 是不對稱模式,它在一個方向上發送 120Gbps,在另一個方向上發送 40Gbps,以實現高頻寬顯示。同一根傳輸線支援兩者。

USB4 傳輸線中是否需要 E-Marker 晶片?

是的。每條額定電流超過 3A 的 USB4 傳輸線和每條 USB-C 傳輸線都必須包含 E 標記。主機讀取它以了解傳輸線的數據速率和電流能力。如果沒有有效的電子標記,無論標籤聲稱如何,連接都會回落到較低的速率。

被動 40Gbps USB-C 傳輸線可以有多長?

0.8 m 左右是 40Gbps 及以上速率的可靠被動長度。精心打造的被動傳輸線在 40Gbps 時可達 1-2 m。超過約 2 m 時,通常需要帶有重定時器的主動傳輸線,但成本要高得多。

什麼是 PAM3?它為何如此重要?

PAM3 是 USB4 Gen4 使用的三級訊號,取代了 USB4 Gen3 使用的兩級 NRZ。它每個符號攜帶更多數據,這就是速率加倍的原因。它也留下了更少的噪音容限,因此導體規格、阻抗一致性和屏蔽比 40Gbps 更重要。

如何驗證供應商的頻寬聲明?

詢問傳輸線是按照哪種 USB 規範構建的,而不是哪個標題編號,詢問 USB-IF 認證狀態和 TID(如果已認證),詢問 E-Marker 聲明的內容,並詢問額定長度的插入損耗或眼圖資料。