多功能又超便利USB Type-C顯示器，看似完美其實潛藏風險？

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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本文轉載自宜特小學堂〈USB Type-C 將強制一統天下 如何確保產品符合歐盟最新規範？〉，如果您對半導體產業新知有興趣，歡迎按下右邊的追蹤，就不會錯過宜特科技的最新文章！

USB Type-C，正快速從「傳輸孔」變身為全球通用的供電標準。從手機、筆電到咖啡加熱器，越來越多裝置全面轉向 Type-C 接口。歐盟雖已在 2024 年底立法強制 12 類電子產品統一使用 Type-C，但事實上 Apple、Samsung、Google、Huawei 等國際大廠早已領先導入。如今 Type-C 不只是趨勢，而是世界共識。那你的產品，準備好通過 USB-IF 最新的 IEC 62680 規範了嗎？

曾經是資料傳輸的標配介面，USB Type-C 如今正搖身一變，成為全球電子設備的通用供電標準。根據 Mordor Intelligence 預測，USB Type-C 市場規模將從 2025 年突破 400 億美元，2030 年更將成長至近 820 億美元，應用場景涵蓋手機、筆電、耳機、電動工具，甚至咖啡加熱器與家用電器。

這波趨勢早已不限於歐盟。雖然歐盟已自 2024 年底強制 12 類電子產品統一採用 USB Type-C 充電介面，並要求符合 IEC 62680 系列規範，但全球主流品牌如 Apple、Samsung、Google、Huawei 等早已率先導入 Type-C，顯示這已是業界自發採用的進行式。連 USB-IF（USB 開發協會）也坦言，原本沒預期 Type-C 會成為世界級的供電標準，但市場需求推動下，這場革命已無法擋。

一、為什麼全世界都在用 USB Type-C？三大族群一次看懂

✅ 對消費者來說，改用USB Type-C後出門不再需要帶一堆充電器，一條線即可搞定所有裝置：手機、平板、耳機、筆電、遊戲機共用一種接頭高度相容，插頭還可正反插，使用更簡單。亦無需擔心電壓差異，USB Type-C還支援 PD 快充，最高功率可達 240W（USB PD 3.2）。

✅ 對製造商來說：Type-C 標準連接器「幾乎免費」，不再需要客製化開模生產商品接口，只要從市場遍布的Type C供應商大規模採購，成本大幅降低之外，裝置統一設計，免去針對不同市場開發多種充電規格，國際規範也可以一次搞定。

✅ 對地球環境來說：統一使用USB Type-C且廠商「不附充電器」的銷售模式，不但可減少電子垃圾，亦可減少重複購買與浪費。

二、USB Type-C 普及化，USB-IF 最新動態為何？

為協助廠商快速因應歐盟與各地市場需求，USB-IF (USB Implementers Forum，簡稱USB-IF) 協會於 2024 年 8 月正式推出「USB-IF Conformity to IEC 62680」測試計畫，協助廠商確保裝置符合：

• （一） IEC 62680-1-3：Type-C 線材與連接器規範
• （二）IEC 62680-1-2：支援 USB Power Delivery（PD）快速充電標準

根據這一指令，所有相關設備需配備符合 IEC 62680-1-3:2021 (USB Type-C^® Cable and Connector Specification) 標準的 Type-C 電線進行充電。此外，對於充電電壓超過5伏特、電流超過3安培或功率超過15瓦的設備，則須符合 IEC 62680-1-2:2021 (USB Power Delivery specification) 標準，以確保這些設備能夠快速充電，並能在各種充電環境中保持高效運行。

本篇文章同步收錄由 iST 宜特科技訊號實驗室執行的真實驗證案例，透過高速訊號模擬與電性測試，協助客戶符合最新 USB-IF / IEC 標準。從設計建議、測試平台建置到初期 debug 與驗證服務，幫助您從開發初期就為全球市場做好準備。

三、Conformity to IEC 62680測試規範解讀

歐盟Directive (EU) 2022/2380 指令的宣告，意在補充 RED ( Radio Equipment Directive) 2014/53/EU 的 3.3(a) 條款中針對通用充電接口的具體要求，確保13類可充電無線設備統一採用 USB Type-C 充電接口。宜特訊號測試實驗室為您解讀以下符合 Conformity to IEC 62680 規範的三大測試項目。

（一）USB Type-C 功能測試規範（USB Type-C Functional Test Specification）：

此測試項目主要是檢查 USB Type-C 裝置是否符合 USB Type-C 規範要求。測試內容涵蓋多種不同的 USB Type-C 操作模式，包括：

1. UPF/DFP（Upstream Facing Port / Downstream Facing Port）：測試設備在擔任 Host 或 Device 角色時的功能和相容性。
2. DRP（Dual Role Port）：檢查設備是否能在 Host 或 Device 角色間切換。
3. USB Power Delivery (PD)：確保設備能夠正確支持 USB Power Delivery SPR (Standard Power Range／標準功率範圍，簡稱SPR) 或 EPR (Extended Power Range／擴展功率範圍，簡稱EPR)，管理電力交換和通信。

這些測試的目標是確保 USB Type-C 裝置能在不同設備間正確運作，並且符合電氣和計時要求，以建立穩定的功能連接。

（二）USB 電力傳送合規性測試規範（Power Delivery Compliance Test Specification:

這部分的測試是確保 USB Type-C 裝置符合 USB Power Delivery 3.1 的規範要求，如果產品支援 Power Delivery，就需要執行這項測試，具體包括：

1. 電壓、電流、電力的要求：檢查設備是否符合 USB Power Delivery (PD) 規範中定義的不同電壓與電流的要求。
2. 不同模式下的功能測試：特別是在 PD2 Mode 和 PD3 Mode 下，測試設備的功能和向下相容性，確保設備能夠在不同的 PD 模式中正確運作。

這些測試旨在確保 USB Type-C 裝置在提供電力時，能夠滿足規範要求，從而確保設備在實際使用中的安全性和穩定性。

（三）USB 電源測試規範（Source Power Test Specification）：

這些測試是用來驗證 USB Type-C 接口作為電源供應端時的各項功能。如果產品具備Source Power能力，就需要執行以下測試，測試內容包括：

1. 負載測試 (Load Test)：檢查設備在不同負載下的電壓和電流變化。USB Power Delivery 電壓和電流轉換：確保設備能夠根據不同需求進行電壓和電流的轉換，並符合 USB PD 規範。
2. 過電流保護 (Over Current Protection，簡稱OCP)：檢查設備在過電流情況下是否能夠啟動保護機制，防止損壞。
3. Multi-Port 裝置的電力分配和管理：對於具有多個 Type-C Port 的設備，測試其在多個 Port 同時使用時的電力分配和管理功能。
4. PPS電壓與限電流測試PPS（Programmable Power Supply／可編程電源供應，簡稱PPS）的測試目的主要是評估裝置在動態調整充電電壓和電流時，是否符合USB Power Delivery（PD）規範。具體來說，這些測試會檢驗裝置是否能夠根據PD協議中定義的功率配置，正確地逐步調整電壓並限制電流，如果產品支援PPS，就需要執行這項測試。

這些測試的目的是確保 USB Type-C 電源在實際使用中能夠安全、穩定、可靠地提供所需的電力，並且在多 Port 裝置的情況下，各個 Port 之間的電力分配和管理也符合規範要求。

四、實際案例分享

宜特訊號測試實驗室透過符合 USB-IF 規範的測試儀器進行測試，並擷取過程中未通過的資訊，提供給客戶進行除錯（debug），幫助客戶最終取得相關證書。以下將分享兩個案例： 

（一）案例一 : 合規測試規範變動導致測試誤判的問題排查

在產品測試過程中，可能因為合規測試規範（Compliance Test Specification，簡稱CTS）更動或是尚未定義，造成測試儀器誤判而未能通過測試。透過側錄的資訊 (Trace or Log) 檢查未通過的結果與 CTS 似乎有衝突，宜特訊號測試實驗室將此現象反應給儀器商進行討論，確認出真正的問題之外，亦會在每週和 USB-IF 協會的線上會議確認是否有類似問題已被提出工程變更請求(Engineering Change Request，簡稱ECR)，未來是否有機會修正為工程變更通知 (Engineering Change Notice，簡稱ECN)，並進而修訂CTS，減少客戶 debug 時間。

（二）案例二 : 負載測試中 Vbus 電壓過低問題的分析與解決

進行負載測試時 (Load Test)，Vbus 過低且未在規範要求的時間內恢復到合適的電壓範圍，如圖一，若 Vbus 低於 4.75V (VSrcNew(min)) 且未能在 tSrcTransient 內拉回至 4.75V 以上。儀器就會判定產品未能通過負載測試，這種情況可能導致裝置無法正常工作。遇到這樣的情形，宜特訊號測試工程師會說明規範，讓客戶了解未通過的原因，協助客戶對症下藥，縮短 debug 時間。

當負載（load）高於或低於 60mA 時，Source 輸出電壓在應對負載瞬態變化時必須遵守以下規範(表一)：

1. 負載高於或等於60mA的情況：Source 輸出電壓必須在負載瞬態變化後的5毫秒內，回到介於 vSrcNew 和 vSrcValid 之間的範圍內。
2. 負載低於60mA的情況：Source 輸出電壓必須在負載瞬態變化後的150毫秒內，回到介於 vSrcNew 和vSrcValid 之間的範圍內。

五、如何進行USB-IF Conformity to IEC62680？ 

USB-IF 為了有效管理和追蹤 USB 產品設備，將審查所有提交的測試結果並提供正式的批准。OEM/ODM 廠商可將其 USB Type-C 產品提交至 USB-IF 授權的獨立測試實驗室 (Independent Test Labs，簡稱 ITLs) 進行正式測試。廠商需要先取得 Vendor ID(VID)，VID 可以透過成為 USB-IF 會員或購買取得。有了 VID 後就能進入 USB-IF 網站中登錄產品，USB-IF 會分配給該產品一個 Test ID (TID) 識別碼，用於追蹤該產品的測試和認證記錄，接著就能開始進行 Conformity 測試。通過測試的產品會被公開登錄在 USB-IF 網頁上的 IEC 62680 Conformity 名單中，並收到來自 USB-IF 證明產品符合 IEC 62680 (USB) 規範的通知信 (圖三)。

結語

Type-C 已成為全球共識，不只是「歐盟法規」。宜特科技已取得USB-IF最新的Power Delivery 3.1技術，並為USB Power Delivery（PD）正式認證測試實驗室（ITL），可協助廠商驗證上述13類產品的Type-C可充電無線裝置符合 IEC 62680規定，順利取得USB-IF Conformity to IEC 62680。如果廠商希望獲得 USB-IF Logo 認證，宜特也能提供完整的USB Compliance Test，確保產品具有更全面的保障。

此外，宜特亦可提供USB / DisplayPort / HDMI / VESA DisplayHDR 等多項標準測試及官方認證服務。針對各式各樣不同的客戶產品功能，宜特能客製化制定相關測試項目，並依循著使用者角度，設計出專業詳細的測試步驟，找出產品問題點，協助客戶解決棘手問題。

本文出自 www.istgroup.com

可傳輸、可充電，且高清畫面的 USB Type-C 顯示器，你了解多少呢？如此多功能，幾乎可取代主機的 USB Type-C 顯示器，卻隱藏了五個潛在風險！

本文轉載自宜特小學堂〈別讓相容性成為產品的絆腳石　如何解決USB Type-C顯示器雙功能支援問題〉，如果您對半導體產業新知有興趣，歡迎按下右邊的追蹤，就不會錯過宜特科技的最新文章！

2022年底，歐盟議會正式拍板定案，強制在2024年秋季前，在歐盟銷售的手機、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，更有傳言，今年九月登場的蘋果旗艦手機 iPhone 15 系列，也終將改為 USB Type-C，正式跟 Lightning 說再見。

其實不只是手機，近年來在消費性電子產品， USB Type-C 早已是主流規格。無論是系統端、筆記型電腦、儲存裝置、顯示器等，各種 3C 周邊產品，都可看到 USB Type-C 介面的蹤跡。

為什麼 USB Type-C 如此受到歡迎？它的最大優勢，就是可以將檔案傳輸、影像輸出及充電功能全部集合在同一條連接線中，並提供高達 100W 的充電電流！也不像早期一種產品就需要一種規格的線，光 USB 這個介面，就讓消費者常常被混淆不清到底是用了哪一種規格的 USB 線材。

因應市場趨勢，許多顯示器大廠也將顯示器不拘限於單一功能，而是開發出集多功能於一身的機種。例如：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，顯示器是否具備多功能，也逐漸成為使用者選購的指標之一。

那你的螢幕有 USB Hub 功能嗎？若螢幕不再只是螢幕，對生活有多少改變嗎？

一、 再也不必彎腰找主機插槽，從螢幕就能輕鬆傳輸資料

如同前面所述，當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，都可以一併接到螢幕的 USB Hub ，再也不必再彎腰找主機的 USB 插槽，還擔心電線亂糟糟。

甚至，已經有推出可支援網路介面的顯示器！讓使用者在電腦主機沒有網路介面的情況下，可以透過顯示器使用有線網路，讓自己無論是處在有線或無線的網域時，都能夠方便的使用網路，真是太方便了。

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，就是使用者可在高速傳輸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, 視訊電子標準協會）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，被稱為 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 檔案傳輸及充電功能。

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「顯示解析度」或「資料讀取速度」這兩方面的優先權 （USB Prioritization Function）。

VESA 是什麼單位？什麼又是 Lane？
VESA 是「視訊電子標準協會」英文全名 Video Electronics Standards Association的縮寫，該協會制定了許多關於視訊及顯示周邊產品功能的安裝標準、測試規範、標準測試認證等等，它們為 PC、工作站和消費電子行業制定行業範圍的接口標準，展現產品有獲得 VESA 的認證，對於廠商來說是品質的肯定。

那什麼是「Lane」?
DisplayPort 這個介面，跟 HDMI 之類的顯示介面不同，它分成四個通道（Lane）來發送訊號。依據使用者的視頻產品設定，決定頻寬的使用量，看會需使用到兩個通道或四個通道的頻寬，也就會稱為 2 Lane 或 4 Lane 。
而當DP技術應用在 USB Type-C 介面中，就是把 DisplayPort 的顯示頻寬與 USB Type-C 的 USB 頻寬，都必須包含在 4Lane 頻寬內去使用。

看起來可能有點抽象，我們依循 VESA Display Port 規範，實際舉例兩種使用情境來說明：

(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，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 4K（3840×2160@60Hz）更新率的高解析度螢幕，可優先使用最佳畫質來顯示。由於 USB Type-C 的頻寬是固定的，資料傳輸就會降到 USB 2.0 的速度。

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。但其實，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。

為了確認產品品質，廠商需要讓顯示器做相容性測試（Compatibility Test），而宜特訊號測試實驗室，從累積了上千筆的實驗數據中，分享五項最常見的疑難雜症：

(一) 畫面全黑，突然從螢幕中看到了自己
在螢幕相容性上最常出現的問題，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。
然而，這只是常見問題之一。

(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。

(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。

上述五項問題中，「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。

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，針對各式各樣不同的客戶產品功能，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，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。

本文出自 宜特科技。

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2024 年底將至，歐盟立法要求 13 類電子產品將強制統一採用 USB Type-C 接口，將在 12 月底強制實施。對於消費者來說是一大福音，對於企業則是重大衝擊，隨著截止日期日益逼近，企業該如何確保自家產品有符合規範，並維持在歐盟市場中的競爭力呢？

早在 2022 年，歐盟就已正式發布有關通用充电器的修訂指令 Directive（EU） 2022/2380，除了筆記型電腦在 2026 年 4 月 28 日才開始適用以外，其他 12 類可充電無線裝置 ( Radio Equipment )，包括手機、平板、數位相機、耳機及耳麥、手持遊戲機、可攜式喇叭、電子閱讀器、鍵盤、滑鼠、可攜式導航設備以及入耳式耳機，從今年 12 月 28 日起，就須統一採用 USB Type-C 充電接口。

這大大提高設備之間的相容性，為消費者提供更方便的充電解決方案，也能減少電子廢棄物的產生。甚至英國政府也考慮比照歐盟規範，開始諮詢是否要求所有新電子裝置採統一充電標準。

而歐盟境內將根據這一指令，所有銷售的相關電子設備都需要符合 IEC 62680-1-3:2021（USB Type-C^® Cable and Connector Specification）標準。此外，對於充電電壓超過 5 伏特、電流超過 3 安培或功率超過 15 瓦的設備，則須符合 IEC 62680-1-2:2021（USB Power Delivery specification）標準，確保這些設備能夠快速充電，並在各種充電環境下維持高效運作。

為了不讓OEM / ODM廠商面對新規範無所適從，2024 年 8 月底USB-IF（USB Implementers Forum，簡稱USB-IF）協會緊急推出符合 IEC 62680 測試規範的正式計畫（USB-IF Conformity to IEC 62680 (USB) Specifications Program），針對歐盟關注的 USB Type-C 裝置在「充電功能」上的要求，提供廠商一個簡便且具成本效益的測試流程。如此一來，大家對測試項目就有所依循，能確保自家產品符合規範。

本篇文章我們將火速解讀測項並分享已進行測試的實際案例，想進一步了解規範解讀，或是要帶領產品前進歐盟市場嗎？那就接著看下去吧！

為符合歐盟Type-C規範，USB-IF 公布的 IEC 62680 測試指南

USB-IF 從 IEC 62680（USB）規範繁複的測試項目中，針對歐盟對 Type-C 接口充電效能的要求，去蕪存菁定義了一組最基本的必要測試，測試內容可見 USB-IF 官網連結。

Conformity to IEC 62680 測試規範解讀

歐盟Directive（EU）的指令（EU 2022/2380）是對RED（Radio Equipment Directive）2014/53/EU中 3.3(a) 條款的補充，主要確保 13 類無線充電設備統一使用 USB Type-C 接口。宜特整理出符合 IEC 62680 規範的三大測試項目，以便讀者更清楚了解如何達到最新的合規要求。

USB Type-C 功能測試規範（USB Type-C Functional Test Specification）：

此測試項目主要是檢查 USB Type-C 裝置是否符合 USB Type-C 規範要求。測試內容涵蓋多種不同的 USB Type-C 操作模式，包括：

1. UPF/DFP（Upstream Facing Port / Downstream Facing Port）：

測試設備在擔任 Host 或 Device 角色時的功能和相容性。

2. DRP（Dual Role Port）：

檢查設備是否能在 Host 或 Device 角色間切換。

這些測試的目標是確保 USB Type-C 裝置能在不同設備間正確運作，並且符合電氣和計時要求，以建立穩定的功能連接。

USB 電力傳送合規性測試規範（Power Delivery Compliance Test Specification）：

這部分的測試是確保 USB Type-C 裝置符合 USB Power Delivery 3.1 的規範要求，如果產品支援 Power Delivery，就需要執行這項測試，具體包括：

1. 電壓、電流、電力的要求：

檢查設備是否符合 USB Power Delivery（PD）規範中定義的不同電壓與電流的要求。

2. 不同模式下的功能測試：

特別是在 PD2 Mode 和 PD3 Mode 下，測試設備的功能和向下相容性，確保設備能夠在不同的 PD 模式中正確運作。

3. USB Power Delivery (PD)：

確保設備能夠正確支持 USB Power Delivery SPR (Standard Power Range／標準功率範圍，簡稱SPR) 或 EPR (Extended Power Range／擴展功率範圍，簡稱EPR)，管理電力交換和通信。

這些測試旨在確保 USB Type-C 裝置在提供電力時，能夠滿足規範要求，從而確保設備在實際使用中的安全性和穩定性。

USB 電源測試規範（Source Power Test Specification）：

這些測試是用來驗證 USB Type-C 接口作為電源供應端時的各項功能。如果產品具備Source Power能力，就需要執行以下測試，測試內容包括：

1. 負載測試（Load Test）：

檢查設備在不同負載下的電壓和電流變化。

2. 過電流保護（Over Current Protection，簡稱OCP）：

檢查設備在過電流情況下是否能夠啟動保護機制，防止損壞。

3. Multi-Port 裝置的電力分配和管理：

對於具有多個 Type-C Port 的設備，測試其在多個 Port 同時使用時的電力分配和管理功能。

這些測試的目的是確保 USB Type-C 電源在實際使用中能夠安全、穩定、可靠地提供所需的電力，並且在多 Port 裝置的情況下，各個 Port 之間的電力分配和管理也符合規範要求。

案例分享

宜特訊號測試實驗室透過符合 USB-IF 規範的測試儀器進行測試，並擷取過程中未通過的資訊，提供給廠商進行除錯後（debug）順利取得相關證書。以下分享兩個案例：

案例一 : 合規測試規範變動導致測試誤判的問題排查

在產品測試過程中，可能因為合規測試規範（Compliance Test Specification，簡稱 CTS）更動或是尚未定義，造成測試儀器誤判而未能通過測試。透過側錄的資訊（Trace or Log）檢查未通過的結果與 CTS 似乎有衝突，宜特訊號測試實驗室將此現象反應給儀器商進行討論，確認出真正的問題之外，亦會在每週和 USB-IF 協會的線上會議確認是否有類似問題已被提出工程變更請求（Engineering Change Request，簡稱 ECR），未來是否有機會修正為工程變更通知（Engineering Change Notice，簡稱 ECN），並進而修訂 CTS，減少廠商 debug 時間。

案例二 : 負載測試中 Vbus 電壓過低問題的分析與解決

進行負載測試時（Load Test），Vbus 過低且未在規範要求的時間內恢復到合適的電壓範圍，如下圖，若 Vbus 低於 4.75V（VSrcNew（min））且未能在 tSrcTransient 內拉回至 4.75V 以上。儀器就會判定產品未能通過負載測試，這種情況可能導致裝置無法正常工作。遇到這樣的情形，宜特訊號測試工程師會說明規範，讓廠商了解未通過的原因，協助對症下藥、縮短 debug 時間。

當負載（load）高於或低於 60mA 時，Source 輸出電壓在應對負載瞬態變化時必須遵守以下規範（見下表）：

1. 負載高於或等於60mA的情況：

Source 輸出電壓必須在負載瞬態變化後的 5 毫秒內，回到介於 vSrcNew 和 vSrcValid 之間的範圍內。

2. 負載低於60mA的情況：

Source 輸出電壓必須在負載瞬態變化後的 150 毫秒內，回到介於 vSrcNew 和vSrcValid 之間的範圍內。

如何進行 USB-IF Conformity to IEC62680？

USB-IF 為了有效管理和追蹤 USB 產品設備，將審查所有提交的測試結果並提供正式的批准。OEM/ODM 廠商可將其 USB Type-C 產品提交至 USB-IF 授權的獨立測試實驗室（Independent Test Labs，簡稱 ITLs）進行正式測試。廠商需要先取得 Vendor ID（VID），VID 可以透過成為 USB-IF 會員或購買取得。有了 VID 後就能進入 USB-IF 網站中登錄產品，USB-IF 會分配給該產品一個 Test ID（TID）識別碼，用於追蹤該產品的測試和認證記錄，接著就能開始進行 Conformity 測試。通過測試的產品會被公開登錄在 USB-IF 網頁上的 IEC 62680 Conformity 名單中，並收到來自 USB-IF 證明產品符合 IEC 62680（USB）規範的通知信。

雖然 USB-IF Conformity to IEC 62680（USB）為 OEM/ODM 廠商提供了一個正式的測試途徑，以符合歐盟指令，但需要注意的是，這與完整的 USB-IF 認證計畫有所不同。USB-IF 認證計畫提供了更為全面的測試，不僅能證明產品符合歐盟對充電功能的要求，還能驗證其在數據傳輸、可靠性和互通性方面是否達到 USB-IF 的標準。通過完整認證的產品有資格使用消費者熟知且信任的 USB 認證標章，而僅通過 USB-IF Conformity to IEC 62680（USB）規範計畫的產品則無法使用該標章。儘管如此，該新計畫仍能協助 OEM/ODM 廠商快速測試其產品，進一步推動進入歐盟市場的進程。

宜特科技作為 USB Power Delivery（PD）正式認證的測試實驗室（ITL），已取得 USB-IF 最新的 Power Delivery 3.1 技術授權，並同時具備 USB4 V1 電氣測試（Electrical Testing）、USB 3.2 和 USB 2.0 產品認證測試的資格。這些授權能協助客戶進行各類 USB-IF 產品的認證測試，並幫助驗證 13 類 Type-C 可充電無線裝置是否符合 IEC 62680 標準，順利取得 USB-IF 符合性認證。如需要獲得 USB-IF 標章認證，宜特也提供完整的 USB 相容性測試，為產品提供更全面的保障。

本文出自 www.istgroup.com。