【火雞小科普】USB Type-C是什麼？

近年來，隨著電子產品尺寸的輕薄化，我們使用的數據介面也在一點點「輕薄化」。很多老舊的介面，也因為電子產品厚度問題無法使用而被淘汰。

現在我們看到的很多介面，基本都是有尺寸更小的版本，比如HDMI有mini-HDMI和microHDMI，USB同樣也有mini-USB和micro-USB。

這些尺寸更小的版本，剛好可以用於輕薄類的產品中。

上圖所示的micro-USB，實際是USB 2.0的便攜版本。隨著USB版本的帶寬提升，新的USB3.0無法兼容曾經的micro-USB形式，經過改進后變成了這樣：

雖然厚度上和micro USB 2.0是一樣的，但它變長了不少。對於這種為了「便攜」的介面來說，長度的增加無疑會影響使用，也非常不美觀。為何非要這麼設計呢？

仔細觀察，這個micro-USB 3.0實際上是由兩段組成的，較長的那部分實際上跟micro-USB 2.0是完全一致的。也就是說，這個介面，是為了向下兼容micro-USB 2.0才做成了這樣。

不過這也是可以理解的。USB最大的特點就是兼容性，這麼多年的版本更新，老設備依舊可以插上使用，強大的兼容性使得USB最終成為了電子產品中無法替代的存在。

可惜，這種介面保證了兼容性，卻喪失了它原本存在的意義。現有電子產品中，除了移動硬碟盒外，幾乎看不到它的存在，除了三星note3，平板和手機幾乎都見不到它的存在。市場的選擇證明，micro-USB 3.0的設計是失敗的。

USB已經離不開人類了，總不能一直都使用micro-USB 2.0吧？現在急需一個新的USB版本，在保持micro-USB 2.0尺寸的同時，還能夠擁有更高帶寬來傳輸數據。

於是，USB Type-C出現了。

以下為維基百科的概念解釋：

USB Type-C，又稱USB-C，是一種通用串列匯流排（USB）的硬體介面形式，外觀上最大特點在於其上下端完全一致，與Micro-USB相比這意味著用戶不必再區分USB正反面，兩個方向都可以插入。

談到形式，剛才所說的mini-USB和micro-USB也算是這樣，但這兩個相對於標準USB來說的。而這個標準USB，其實它的名字叫USB Type-A。

這個圖大致解釋了不同形式的USB，可以看到，不同版本（2.0/3.0）對應的這些介面是有差別的，基本上USB 3.0時代都是為了兼容USB 2.0才做成了這樣。

Type-A的USB 3.0和2.0形狀一致，並且設備也可以相互兼容，而Type-B就不同了，2.0版Type-B的接線可以插到3.0版介面上，但是反過來就不行。

提到接線和介面，這裡還要科普一下什麼是公口和母口。

將設備連接到電腦上時，一般電腦上的介面叫母口，而連接線的介面叫公口。通俗點說，公口就是要「插入」的口，而母口是「被插入」的口。至於為何這麼叫，上上張圖裡也提到了「Male」，想必是老外很早就這麼區分了，用「形象」的比喻更容易理解。

正如剛才所說的，Type-B的母口做到了向下兼容，但公口卻無法向下兼容。這就是USB新版本迭代所導致的兼容性降低，現在也就只有Type-A能做到雙向兼容了。

這種形勢下，USB不得不去考慮做一個新的形式，Type-C就是這麼來的。

USB Type-C是跟隨USB 3.1標準一起提出來的，由於它是新出現的形式，TypeC其實不存在「兼容」老設備的問題。

舉個例子，一件衣服，它的外觀設計類比於前者，而尺寸大小和材質類比於後者。前者使得USB可以適用於各種設備上，根據設備的特徵來制定形狀，例如Type-B就是常見於印表機上，個人推測這種介面穩固性更高，傳輸數據時也就保證了穩定性；而後者，是USB組織想要適應時代的發展來提升USB本身的功能。最直觀的提升，就是每一代USB都能把帶寬提高很多，USB2.0理論帶寬480Mbps，而USB3.0則是5Gbps，翻了很多倍。

要介紹USB Type-C有哪些功能和特性，不得不先說說USB 3.1的規範中增加了哪些東西。

• USB 3.1分為Gen 1/Gen 2兩種，USB 3.1 Gen1是USB 3.0的改名，也就是說完全沒變化。市面上所有未提及Gen 1/Gen 2區分的，一般都代指USB 3.1 Gen2。

市場中對USB 3.1的宣傳十分混亂，大多廠商在文案中還在使用「USB 3.0」，對Gen 1/Gen 2不做區分，評測室考慮到小白的接受度也不得不用USB 3.0來稱呼。這種糟糕的情況，鍋不得不甩給USB組織。

當初發布USB 3.1規範時，並沒有提及Gen 1/Gen 2的區分，甚至發布Type-C介面時也沒有區分，結果後來突然改口，把USB 3.0強行歸入USB 3.1家族中，然後為了區分「真正的」USB 3.1就把Gen 1/Gen 2引入……

所以大多廠商和媒體估計都習慣了以前的說法，沒有及時改正，小白更是無法區分。

• USB 3.1 Gen 2的帶寬為10Gbps，比USB 3.0高了一倍。

這個提升跨度並不大，甚至可以說有點雞肋。一方面，大多數USB設備都用不到3.0的極限，另一方面，如果確實需要更大帶寬的話，這麼點提升想必也還是不夠用的。舉個例子，現在USB設備里能夠到極限的，最常見的是移動固態硬碟，但這是SATA3轉USB 3.0，帶寬6Gbps轉5Gbps，也算是有點損失吧，但變成了6Gbps轉10Gbps(SATA3轉USB3.1 Gen 2)后也並沒有多少變化，說明瓶頸的不是介面版本，而是轉接晶元的性能。

非要說有沒有能夠體現10Gbps的話，也還是有的，之前就出現過2個M.2固態組RAID 0後轉接USB 3.1 Gen 2的，這樣就比USB 3.1 Gen 1速度快很多了……但還是意義不大，沒見幾個正常人在用。

• 編碼標準變化，從8b/10b升級為128b/132b，極大的降低了編碼損耗率。

原來的USB3.0，每傳送10bit的數據，實際其中只包含了8bit的「真實數據」，這麼做是為了讓信號DC平衡。直觀的結果，就是帶寬上的損失，實際只能負載80%，編碼損耗率20%。

而USB3.1將編碼標準提升為128b/132b，這樣實際的負載就是約97%，編碼損耗率僅3%。

前面的一個特徵，是從5Gbps提升到10Gbps，如果算上這個特徵的話，USB 3.1 Gen 1和Gen 2的實際帶寬差距可以達到1.42倍，也就是說，隱藏的帶寬提升有將近50%。

這樣一看，似乎新的介面提升沒有那麼小……

• 影音傳輸(USB AV)帶寬增大，匹及HDMI1.4。

這個功能其實在USB2.0時代就有了，利用USB的帶寬來傳輸視頻信號。注意這裡跟TypeC介面的DP視頻輸出以及雷電3兼容的DP視頻不是一個概念，兩者壓根不是一個東西，這個USB AV是利用USB匯流排來傳輸視頻信號，佔用帶寬，而後者是直接讓TypeC變成「DP介面」，跟機器的另外晶元連接的，跟USB匯流排沒關係，也不佔用帶寬。

不過這個功能相關的資料太少，似乎這種USB顯示器連接后系統會多出來一個顯示設備，顯示的畫面延遲也很大，會因為帶寬的不足影響畫面顯示。

要區分是不是它很簡單，這個功能是可以跟TypeA介面連接使用的，而TypeC的視頻輸出則不能用，強行使用轉介面會提示DP連接設備異常。

• 電力輸出可達到100W。

上圖是USB3.1的供電範圍，可以看到電壓也不再拘泥於5V了，還有12V和20V兩檔，電流最大可達5A，確實很恐怖。不過考慮到主板的供電能力，這個規範目前僅僅是「可以達到」，要想每一個USB介面都有這供電能力，恐怕筆記本的電源適配器都要爆炸了……

要支持這麼高功耗，還需要它支持USB PD（USB Power Delivery功率傳輸協議），這是要額外晶元提供的，自然也就沒什麼機器可以支持到這麼高功率了。估計也就部分機器的某個USB3.1介面（某個TypeC）才能支持更大的功率輸出，而且能到100W的可能性極低。

• 支持正反插。

雖然歷代USB都有防插反設計，但這並不能防止「大力出奇迹」后的悲劇……於是乎這次從源頭解決問題，正反插都能用，再也不會遇到插USB時要試一次后才能插進去的尷尬。

如圖所示，typeC有24個引腳，每一邊12個。沒有連接時，兩邊的引腳定義是中心對稱的，所以typeC正反插時都是一個情況。當然這個定義不是一直都這樣的，連接後會根據識別情況發生變化。

• 支持替代模式（Alternate Mode/Alt Mode）。

支持替代模式的前提，是機器已經搭載了支持USB PD協議的晶元，就是剛才提到的那個可以增大功率輸出的玩意。

替代模式這個說法估計沒有多少人知道，但是有了它之後，支持的功能就是大家所熟知的東西了——

上圖就是列出的一些替代模式下可以實現的功能。這些功能都不是USB3.1給予的，它只是被替代模式識別後轉接到了其他晶元上實現的而已。

不過即便如此，TypeC的用途也由此向前邁進了一大步——雖然我自己做不到，但我可以利用這個介面轉接到其他支持的晶元上啊！這樣一來，統一介面就十分可行了，大家都長成「TypeC」模樣的設備，以後電腦都不需要其他介面了，就算需要支持其他設備，只要這個設備可以用替代模式來實現，就沒問題了。

USB組織確實在下一盤很大的棋。

講到這裡，有關TypeC和USB 3.1的科普知識講的就差不多了，估計大家看一遍也無法全部搞懂，沒關係，我也是，誰閑著沒事把這些全塞進腦子裡……

不過在關閉窗口前先等等，我需要強調一件事：

換句話說，

舉個例子，typeC就像是衣服，女裝≠萌妹，誰都可以穿女裝……

現在的很多手機使用了TypeC介面，然而實際上這些USB只能到2.0。入門級遊戲本以及絕大部分超極本上的TypeC，通常都只是USB3.0，頂多再支持一下DP視頻輸出，只有極少數高端本才能支持雷電3和其他特性，但廠商從來不會給你把TypeC能支持的不支持的給你介紹全了。

那麼問題來了，如何判斷某個設備上的Type-C具有哪些功能呢？

有些遵從規範的PC廠商，會在USB介面旁邊印上支持功能的標識，比如USB 3.1 Gen2就會寫「10G」，雷電3的話就是這個樣子：

不過注意，這個標識不是完全的「閃電」符號，末端還有一個箭頭標識。

有些TypeC介面會標註這個閃電符號，末端沒有箭頭，這是支持關機充電的意思，不是雷電3，別搞混了。

不過大多廠商為了美觀，不會在TypeC旁邊標註這些東西，此時我們只能靠自己來測試了。

是不是USB3.1 Gen2，接個支持的設備看看有沒有USB 3.1控制器就知道了，通過南北橋識別的控制器名稱也能判斷機器是否支持雷電3。最後是否支持DP視頻就用顯示器插一下即可。

所以，評測的意義就來了……我們也在儘力將這些廠商不標註，但對於消費者來說有必要知道的信息公布出來，防止大家因為信息不對稱問題遇到麻煩。