發佈日期：2023/6/13 USB Type-C
發佈單位：iST宜特
USB Type-C將檔案傳輸、影像輸出與充電功能合而為一，儼然成為當今主流。市場更傳言下一代蘋果旗艦手機iPhone 15系列，將改用USB Type-C傳輸埠，捨棄長期以來的Lightning介面。
各大廠牌也因應推出了多功能的USB Type-C 顯示器產品，但隨之而來的相容性問題，如何找出問題點？
2022年底，歐盟議會正式拍板定案，自2024年底起，強制要求各類於歐盟銷售的手機、平板、數位相機等消費性電子產品，都必須統一使用USB Type-C充電介面，降低電子垃圾產量。
消息一出，市場目光紛紛轉向獨立規格的蘋果陣營。更有傳言，下一代蘋果旗艦手機iPhone 15系列，也將改用USB Type-C傳輸埠，正式跟Lighting說再見。事實上，近年來，在消費性產品市場上，USB Type-C儼然成為當今主流，無論是在系統端、筆記型電腦、儲存裝置、顯示器、手機等3C周邊產品上，都可看到USB Type-C介面的蹤跡。
為什麼Type-C如此受到歡迎？該介面最大優勢，就是將檔案傳輸、影像輸出及充電功能集合在同一條USB Type-C 連接線中。不像早期一種產品就需要一種規格的線，Type-C相較USB Type-A、Micro USB，傳輸速度可高達10Gbps，並提供高達 100W 的充電電流。
許多顯示器大廠，也因應此市場趨勢，不再僅僅將自家產品侷限於顯示功能，而是開發整合出集眾多功能於一身的機種，比如結合了USB Hub (USB集線器)功能與網路功能，可替消費者節省另外購買USB Hub等周邊產品的費用，也增加了桌面使用空間。於是，螢幕是否具備USB Hub的功能，也逐漸成為使用者選購的指標之一。
本期宜特小學堂將和大家分享，USB Type-C-顯示器雙功能衍生出的相容性問題，並從宜特訊號測試實驗室多年觀察，探究其中最常發生的五大潛在風險。
USB Type-C
USB Type-C
一、 再也不必彎腰找主機的USB埠，從螢幕就能優雅傳輸資料
上述提到，螢幕顯示器不再只有基礎的顯示功能，新增的USB Hub端搭配Type-C介面，更能幫助使用者將眾多裝置集結在一台裝置中。
例如：儲存裝置，如外接硬碟及小型隨身碟、外接鍵盤、滑鼠等，或是其它不需再外接電源的USB相關設備，均可一併接到螢幕的USB Hub，不必再彎腰找主機的USB埠插槽，還擔心電線亂糟糟。
圖一：螢幕不僅有顯示功能，後端的USB Hub搭配Type-C介面，讓使用者不必再彎腰找主機的USB埠，就能輕鬆連結許多裝置。
另外，更有可支援RJ45(模組連接器/乙太網路連接器網路)網路介面的顯示器型號，讓使用者在電腦主機沒有RJ45介面的情況下，仍可透過顯示器使用有線網路，讓自已無論是處在有線或無線的網域時，都能夠方便的使用網路。
二、 USB Type-C顯示器支援雙功能，高速傳輸還是高清畫質，由你來決定
擁有USB Hub的顯示器，還有一個更厲害的功能，就是使用者可在傳輸速度和高解析度這兩項功能中，自行切換優先權。
基於USB Type-C介面在顯示部分中，依循的規範是VESA (Video Electronics Standard Association, 影片電子標準協會) DisplayPort規範中的Display替代模式 (DisplayPort Alt Mode)。
而將DP技術應用在USB Type-C介面中，稱為DisplayPort Alt Mode Over Type-C技術。DisplayPort Alt Mode擁有多樣性傳輸模式，即可同時傳遞高解析度影像、USB檔案傳輸及電力 (充電) 功能。
想當然爾，品牌廠在開發商品時，為了製造更便利於消費者的功能，便在設計上賦予USB Type-C使用者自行選擇「顯示清晰度」或「資料讀取速度」這兩方面的優先權 (USB Prioritization Function)。
以下由VESA DisplayPort規範來說明，這兩種不同情境下的使用方式：
(一) 降低解析度，提高傳輸速度，使用DisplayPort 2 Lane頻寬: High Data Speed
第一種，使用2 Lane頻寬，即是僅用原本顯示頻寬的一半，來處理顯示的解析度及畫面構成，並將USB資料傳輸頻寬，調整至USB 3.0的速度來使用。
例如: 為提高USB資料的傳輸速度至USB 3.0，來達到高速傳輸的效果，更改使用設定為: 將原可支援到4K解析度更新率為60fps(3840×2160@60Hz)的螢幕，調降成顯示解析度至4K解析度更新率為30fps(3840×2160@60Hz)或是2K (2560×1440)的解析度。
(二) 支援高解析度最佳畫質，降低資料傳輸頻寬使用DisplayPort 4 Lane頻寬: High Resolution
第二種，使用4 Lane頻寬，讓支援到高解析度的螢幕，如4K (3840×2160@60Hz)更新率，可優先使用至最佳畫質來顯示。由於USB Type-C的頻寬是固定的，相對地，需要調降USB資料傳輸頻寬至USB 2.0的速度來使用。
三、方便之餘，潛在的風險知多少?
這類的產品設計上，對於使用者來說，真是一項智慧及便利的功能。但同時，在設計及開發的過程中，要完美兼具顯示及USB資料傳輸功能，卻不是一件容易的事。
因此，為了確認產品品質，廠商須要讓顯示器做相容性測試(Compatibility Test)。宜特訊號測試實驗室，多年來已累積上千筆實驗數據，我們透過數據資料庫中，彙整出以下五項最常見的風險。
(一) 畫面全黑，突然從螢幕中看到了自己
在螢幕相容性上很常出現的問題，就是顯示器因無法正常接送訊號，而呈現出畫面全黑的狀況，也就是所謂的黑屏，造成使用者無法正常看到電腦畫面。
圖二：顯示器因相容性問題造成的黑屏狀況。
(二) 畫面出現雜訊，不是你眼花是它真的有問題
另一種在相容性上很常出現的問題，顯示器會出現零點幾秒鐘，甚至長達一至兩分鐘的雜訊畫面，干擾了使用者正常使用電腦的狀況。
圖三：因相容性問題導致螢幕出現雜訊。
(三) 電腦主機莫名重新啟動，導致使用者資料通通消失
相容性中有一個很深奧的問題，就是USB速度上的切換，會使得電腦主機無端地自動重新啟動，導致使用者正在使用的資料，均無法被儲存，工作中的任何內容，都有被抹滅的風險。
(四) 資料存取速度慢，說好的USB 3.0高速傳輸呢?
資料傳輸速度應該提高至USB 3.0的裝置，卻仍舊停留在USB 2.0的速度。如何確認產品達到USB 3.0宣稱的Super Speed ? 我們可藉由檢查USB速度的軟體工具，來確認其USB速率模式是否只有High Speed，而非宣稱的USB 3.0 Super Speed。
(五) 資料無法被讀取
USB設備無法被電腦讀取或使用，此點比例稍低於前面幾項。當此問題發生時，通常USB Hub還能運作，只是對於某些品牌的USB設備相容性較差，導致該設備無法在螢幕USB Hub上正常運作。而發生問題的設備也較廣泛，常見的包含USB隨身碟、視訊攝影機、滑鼠鍵盤等等。
圖四：透過宜特訊號測試實驗室的資料庫，上述五點發生的比例。
其中，從宜特訊號測試實驗室觀察到，上述提及的「黑屏」(Black Screen)與「雜訊」(Corruption)，算是比較嚴重且常見的相容性問題，深切影響使用者對於該產品，乃至整個品牌的信任度。按圖四來看，在螢幕USB Hub問題中，此兩種加起來所占的比率將近50%之多，不可不重視。
四、從產品規格、特色，量身打造的相容性測試方案
近年，各大品牌廠力推的整合型產品，對於消費者來說，增加了更多的便利性，能搭配的周邊設備種類也是千變萬化。但隨之而來的，即是各類設備的相容性問題浮上檯面，那要廠商該如何確保產品品質呢？
宜特訊號測試實驗室，除了可提供USB/ DisplayPort / HDMI /VESA DisplayHDR等多項標準測試及官方認證服務外，更能為品牌客戶的USB Type-C及其他各類產品的相容性嚴格把關。針對各式各樣不同的客戶產品功能，宜特能客製化制定相容性的測試項目，並依循著使用者角度，設計出專業詳細的測試步驟，找出產品與其周邊設備相容性的問題點，協助客戶解決棘手問題。
本文與長久以來支持宜特的您分享經驗，若您有任何訊號測試相關問題，或是想要更進一步了解細節，歡迎洽詢宜特訊號測試實驗室 +886-2-2792-2890分機2731 朱小姐(Jenny) │Email: web_si@istgroup.com；marketing_tw@istgroup.com