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iPhone 15 更新 USB-C 讓規格大一統?2023 年你應該要知道關於 USB-C 規格的四大知識!

iPhone 15 更新 USB-C 讓規格大一統?2023 年你應該要知道關於 USB-C 規格的四大知識! - 阿祥的網路筆記本

今年 iPhone 15 在發表時,被官方認為是一大革新、一大賣點的重要改變應該就是手機的傳輸接口由原本的「Lightning」改為通用性更廣泛的「USB-C」,雖然這樣的改變並非蘋果心甘情願,而是受到歐盟所壓迫,但看起來蘋果還是挺「從善如流」的,並沒有像先前傳言說會在裡頭搞一些規格上的貓膩,讓傳輸速度或充電速度有所差異化。

雖說對於 iPhone 15 系列新機來說,USB-C 是一個全新規格,但實際上早在 2014 年 8 月這個規格就已經被提出,並在 2015 年開始有支援這個介面的設備推出,其中包括不少 Android 手機、平板電腦以及筆記型電腦,都已經支援這個介面,甚至蘋果的 iPad 在一兩年前就已經開始改採 USB-C 介面了。

今年的 iPhone 15 系列的特色一覽圖表中,USB-C 也被列為其中之一。
今年的 iPhone 15 系列的特色一覽圖表中,USB-C 也被列為其中之一。

至於 USB-C 到底和過往的 USB 介面有何不同?從規格中又有哪些細節上的差異?本篇文章以外媒 Android Authority 的專欄報導為基礎,為大家快速整理關於 USB-C 你應該要知道的四大知識!

1.USB-C 誕生的理由是?使用方便?小巧?還是?

眾所皆知,USB 接口推出的目的就在於讓各類型的設備可以用最簡單、最統一的方式,讓電腦、筆電或是行動裝置…等設備之間,達到最佳的相容性與使用效率,並能取代過往林林總總的連結介面,不過事事上,在 USB-C 這個介面推出之前,USB 接口的設計並非做到完全統一,而是隨著實際的使用需求而有不同類型的變化。

USB-C 與先前的 USB Type-A、USB Type-B、micro B、mini A…等接頭的針腳定義比較。
USB-C 與先前的 USB Type-A、USB Type-B、micro B、mini A…等接頭的針腳定義比較。

像是大家最為熟悉的 USB 方型接口「USB Type-A」,就是一開始就出現的介面,同時也有連結於外部設備使用的「USB Type-B」接口,都是行之有年的設計。不過也因為當初 USB 只設計給電腦使用,因此尺寸非常大,較不易用於行動裝置,也因此後來也發展了為行動設備所量身設計的「Mini USB」與「micro USB」,甚至還有升級 USB 3.0 傳輸速度所調整的 micro USB 3.0 接口,還可以向下相容原本的 micro USB。

古早時代的手機也曾經出現過 Mini USB 的接頭,相信很多小朋友沒有看過吧(茶)?
古早時代的手機也曾經出現過 Mini USB 的接頭,相信很多小朋友沒有看過吧(茶)?

而 USB-C 之所以會誕生,最主要還是為了完全取代 USB Type A 的設計,除了接口本身符合行動端設備較小型的設計,更是 USB 介面中首個「不分正反面」的設計,和過往的 USB 接口最大的不同就是設計本身沒有區分正反方向,連結使用時會更為方便,也沒有誤插方向會讓接口受損的問題。

三星的 Galaxy Note3 當年就是使用了 micro USB 3.0 的接口,也是系列中唯一使用這個特殊接口的機型。
三星的 Galaxy Note3 當年就是使用了 micro USB 3.0 的接口,也是系列中唯一使用這個特殊接口的機型。

此外,USB-C 內建有多達 24 組針腳(一面為 12 組,功能相互對應),相較於先前推出過的其他介面數量更多,也因此能夠支援更多應用功能,包括 PD 快速充電、高速傳輸、音訊傳輸、視訊輸出…等。不過實際上,USB-C 只是接口的一種「形式」而非實際的規格,包括支援充電速度高低、傳輸速度或是能否支援音訊、視訊輸出,其實會依據底層協議的不同而有所差異。

2.一樣的 USB-C ,不同的充電協議天差地遠

以手機來說,大多數廠牌目前都統一採用 USB-C 作為連結傳輸、充電的接口,但各家品牌並非都採用相同的充電規範,除了搭配的充電頭功率有差異,甚至還會要求傳輸線材的規格要符合需求的組合,才能實現快速充電。

都是 USB-C,但實際支援的充電規格還是要依充電頭、充電線的組合而定。
都是 USB-C,但實際支援的充電規格還是要依充電頭、充電線的組合而定。

像是較早推出快速充電的中國手機品牌 OPPO、華為與小米,都會要求指定的充電器與傳輸線,包括指定的電壓與電流組合,以及傳輸線能夠承受 3A、5A 的高電流,若未能滿足條件,充電速度可能就僅能支援最基本的 5W、10W 或是 18W 的上限。

在充電頭上都會標明支援的輸出規格組合,上圖為支援 PPS 的充電頭。
在充電頭上都會標明支援的輸出規格組合,上圖為支援 PPS 的充電頭。
三星的快速充電規格需滿足 PD PPS 的規範才能啟動。
三星的快速充電規格需滿足 PD PPS 的規範才能啟動。

而後來 USB-C 也推出了希望能統一快速充電規格的「USB PD(Power Delivery)」規範,讓可支援快速充電的設備範圍擴大,提供 15W、36W、60W 與最高 100W 的充電功率,來縮短充電時間,後來也在 USB PD 3.0 時加入了「可編程電源 PPS (Programmable Power Supply) 」的規格,能依據充電設備當下的狀態動態調整輸出電壓與電流,降低充電過程的轉換損斷,並提高充電效率,同時也能管控充電溫度,進一步保護電池、延長壽命。不過 USB PD PPS 規格的出現並沒有辦法管控各家品牌對於充電效率的一致性,以致於各家手機可能出現充電效率天差地遠的情況。

支援 USB PD 的不同品牌手機實際的功電功率比較。
支援 USB PD 的不同品牌手機實際的功電功率比較。

3.USB-C 接口,不等於傳輸速度比較快?

如同前面提到,USB-C 只是一種接口形式,並非「綁定」了傳輸速度,以筆記型電腦來說,看起來都是 USB-C,但入門的機型搭配的可能只是 USB 3.2 Gen1,傳輸速度其實只有 5Gbps,但中階機型可能搭配 USB 3.2 Gen2 x1,速度可達 10Gbps,而高階機種可能使用的是速度 20Gbps 的 USB 3.2 Gen2 x2 規格,或是速度最高 40Gbps 的 Thunerbolt 4 或 USB 4 規格。

USB 1.1 - USB 4 的傳輸速度差異一覽。
USB 1.1 – USB 4 的傳輸速度差異一覽。

以今年的 iPhone 15 系列來說,全系列四支手機都改用 USB-C,但只有 Pro 系列的兩支有支援到 10Gbps 的 USB 3 規格,但一般版本的兩支仍舊使用過時的 USB 2 速度,兩者相差達 20 倍之多啊!

4.功能更多,但相容性更差?

USB-C 接口本身提供更多的針腳位置,因此可以提供除了資料傳輸與充電之外的更多功能,像是透過「HDMI 替代模式」實現免轉換器進行視訊輸出,這也讓一些強調輕薄取向的設備(例如:筆電)減少機身上的傳統接口,而由 USB-C 直接取代。

不同類型的功能模式對應了 USB 的不同替代模式(Alternate)。
不同類型的功能模式對應了 USB 的不同替代模式(Alternate)。

不過卻也因為 USB-C 加入更多的功能,讓規格無法做到完全統一,甚至會發生相容性的問題,像是前面提到,支援 PD 快充,但可能因為使用搭配的傳輸線不同,而無法達到規格標示的水準;另外像是高速傳輸的 USB 4 規格,也可能因為搭配的線纜過長而無法達到對應的速度。此外,USB 傳輸線也有區分為「被動」或「主動」類型,對於訊號傳輸的穩定性、抗干擾的能力有所差異,這也讓消費者在選擇搭配的配件時增加困擾。

都是 USB,但傳輸速度不同,標示的規格也有所差異,大家都看懂了沒?
都是 USB,但傳輸速度不同,標示的規格也有所差異,大家都看懂了沒?

以現有 USB-C 支援的功能來說,想要滿足 DisplayPort 、MHL、HDMI 等視訊輸出,或是 Thunerbolt 這種高速傳輸規格,建議會選擇小於 2 米長度的被動式 USB-C 傳輸線(規格標示為「三叉戟」的 SuperSpeed USB 標誌)或小於 1 米的 SuperSpeed+ 電纜,當然 Thuderbolt 規格也有對應的線材,在搭配時要特別注意。

結語:USB-C 是成功的連結介面,但卻增加使用者對於規格辨識的困擾

USB-C 當初被設計出來的初衷很好,能讓使用者更簡單使用、避免連結錯誤,同時也能滿足電腦與行動裝置端對於接口縮減的需求,甚至加入更多功能性,讓單一連結埠能做到更多應用,甚至是一條電纜滿足充電、資料傳輸與視訊輸出…等複合式功能,而且相同規格也意味著使用者可以減少相關週邊(連結線、充電頭」的購買費用,許多組設備能夠共通使用,而這也是 iPhone 15 確認支援 USB-C 之後讓大家覺得開心的地方。

USB-C 介面統一了不同設備串聯方式的介面,但骨子裡的規格仍然處於混亂狀態。
USB-C 介面統一了不同設備串聯方式的介面,但骨子裡的規格仍然處於混亂狀態。

不過雖說 USB-C 統一了介面的外觀,但「骨子裡」的規格卻還是難以做到完全「大一統」,各家品牌可能還是各吹各的調,也讓使用者在使用時會遭遇到更多難題,而最新的 USB 4 也並沒有針對這樣的問題帶來解決方案,也讓 USB 規範每年都有變化,但消費者卻難以跟上的狀況。

最後也希望這篇文章的資訊整理,能夠為大家帶來幫助,如果覺得內容實用,別忘了順手分享給其他人知道喲!

相關連結:

USB-C in 2023: Why it’s still a mess – Android Authority

歷史上的這一天,我還寫了…

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