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

本文轉載自 宜特小學堂，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！

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。

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！

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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。

低軌衛星引爆全球商機，全球太空經濟在 2040 年預計突破 1 兆美元，許多國家跟科技大廠都加速投入太空市場，台灣也成立太空國家隊。但面對火箭與太空環境嚴苛的考驗，如何在地面模擬測試，使產品能在軌道順利運行？

本文轉載自宜特小學堂〈從地面到太空　商用衛星電子零組件必經的測試〉，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！

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自從 1957 年第一顆人造衛星發射後，現今已有近萬顆衛星在太空飛行，並且數量持續增加中。衛星已經跟我們的日常生活密不可分，例如地圖導航、實況轉播等，另外．俄烏戰爭中使用「星鏈」衛星通訊連網，台灣也在今年四月的花蓮地震首次使用低軌衛星技術，協助災區通訊。因此，發展衛星科技除了民生用途，也深具國家安全考量。

台灣從 2019 年到 2029 年，於第 3 期「國家太空科技發展長程計畫」投入超過新台幣 400 億元，進行低軌通訊衛星的研製、規劃國家發射場與人才培育。工研院估算，至 2030 年全球每年將發射 1,700 顆衛星升空，屆時將創造至少 4,000 億美元的產值。根據美國衛星產業協（Satellite Industry Association）預計，全球太空經濟在 2040 年更有望突破 1 兆美元，其中衛星產業占比上看 88％，達 9,252 億美元。

衛星按軌道高度可分成低軌（LEO<2,000 Km）、中軌（MEO<10,000 Km）以及地球同步軌道衛星（GEO~35,800 Km），重量從幾公斤到數百公斤不等，其中 SpaceX Starlink 低軌通訊衛星近年轉商業化，開啟了新太空經濟模式。另外立方衛星（CubeSat）造價門檻相對低，成為切入衛星技術研究的熱門標的。衛星產業鏈日趨成熟，以及衛星發射和製造成本的降低，帶來龐大的太空商機，相應的電子零組件需求亦隨之增加，讓不少廠商對邁向太空市場摩拳擦掌。

衛星是由幾個次系統整合而成，包含姿態控制、電力、熱控、通訊、推進和酬載（Payload）…等。例如遙測衛星（Remote Sensing Satellite），它的功能是繞地球軌道拍攝照片，其中姿態控制次系統使鏡頭能維持對著地球方向；影像感測器則是攝取影像的酬載，電力次系統負責電力儲存與電源管理，最後將照片透過通訊次系統傳回地面。

衛星內部有我們熟知的各種電子零組件，正統太空規的電子零組件要價不斐，且某些零件因各國管制政策不易取得，而商用現貨（Commercial Off-the-Shelf，簡稱 COTS），例如電腦、手機和汽車採用的電子零組件，價格親民、性能良好，供貨也較充沛，近年採用 COTS 執行太空任務是相當熱門的趨勢。

那麼，COTS 電子零組件要上太空，必須經過哪些驗證測試？本文將從火箭發射環境、太空環境，逐一說明 COTS 欲跨入太空應用將面臨的挑戰和驗證測試方式。

3.2.1 發射！火箭發射對電子零組件的影響

1. 振動測試

衛星在地面製造組裝，需考量溫度、濕度、粉塵汙染等影響；組裝好的衛星搭乘火箭從地面發射，首先會承受火箭的劇烈振動，振動測試機可以在地面模擬火箭發射，以垂直與水平方向進行振動測試。不同的火箭有不同的振動大小，例如美國 SpaceX 獵鷹重型火箭的振動測試參數，以每秒鐘 10~2,000 次的振動頻率，重力加速度到幾十倍，振動測試可用來確認衛星或電子零組件在經歷發射過程仍能正常運作。

2. 音震測試

火箭發射過程會產生音震（Acoustic Noise），尤其是面積大且薄的零件，特別容易受音震影響，例如太陽能電池板，天線面板等。音震可能會使這些零件破裂、機構損壞、功能異常。音震艙就是用來模擬火箭所產生的音震，測試時將液態氮汽化，此時液態氮體積會瞬間膨脹數百倍產生巨大壓力，再經由喇叭將氣流動能轉為聲波導入音震艙，測試音震艙內的衛星或零件。

音震艙測試。圖／European Space Agency

3. 衝擊測試

當火箭離開地面抵達一定的高度時，各節火箭引擎開始陸續分離，接著整流罩展開釋放衛星入軌，這些過程都會產生衝擊（Shock），對衛星內部零件的焊接點、晶片，或其他脆性材料都是嚴苛的考驗。因此需要在地面先進行衝擊測試，了解衛星與其電子零組件對巨大衝擊的耐受程度。

4. 電磁相容性測試

此外，因為各種電子零組件集中在火箭狹小空間內，衛星跟火箭之間的電磁干擾可能會影響任務，因此衛星在發射前也需經過電磁相容性測試（EMC），確保衛星所使用的電子零組件不會與火箭之間互相干擾。

1. 熱真空循環測試

低軌衛星以每秒七公里的時速飛行，大約九十分鐘繞行地球一圈，衛星繞軌飛行處於真空環境，同時也會面臨溫差挑戰，當衛星被太陽正面照射時，其溫度高達攝氏 120 度，遠離太陽時，溫度可能低到零下 120 度。另外，真空環境可能使電子零組件因散熱不良燒毀，真空低壓也會造成零組件材料分解、腔體洩漏（Leak），或是零組件釋氣（Outgassing）產生汙染。

熱真空循環測試（Thermal Vacuum Cycling Test）可模擬太空環境真空狀態與溫度變化，測試時會將衛星或電子零組件架設於極低壓力的真空艙內，再經設備以輻射、傳導方式對衛星或電子零組件升降溫以模擬太陽照射，此時衛星或電子零組件處於通電運作狀態，須即時監控觀察其功能是否正常。熱真空循環通常測試為期一週甚至更長，也是衛星或電子零組件常見的失效項目。

熱真空艙測試。圖／TriasRnD

2. 輻射測試

少了大氣層的保護，電子零組件在太空環境會直接面對輻射的衝擊。以地球軌道而言，輻射環境包含輻射帶（Van Allen Belts）、銀河宇宙射線（Galactic Cosmic Rays，簡稱GCR）以及太陽高能粒子（Solar Energetic Particles，簡稱SEP），這些輻射環境充斥大量的電子、質子，以及少數的重離子(Heavy Ion)等，若擊中衛星的電子零組件可能造成資料錯亂（Upset）、當機，甚至永久性故障。衛星在軌道運行壽命短則幾個月，長則數十年，衛星在軌道運行時間越長，受輻射衝擊影響就越大。

地球軌道輻射環境。圖／宜特科技

輻射對電子零組件的影響有以下三大類：

太空輻射對電子零組件的三大效應。圖／ESA

1. 總電離劑量效應（Total Ionizing Dose Effect，簡稱TID）

電子零組件在太空環境長期累積大量質子與電子輻射是 TID 效應的主因， TID 會造成 MOS 電晶體 Threshold Voltage 緩慢飄移，零件漏電因此逐漸增加，漏電嚴重時則會導致零件燒毀。衛星可視為大型的無線行動裝置，依賴太陽能蓄電，電力相當珍貴，若衛星內諸多的電子零件都在漏電，將造成衛星電力不足而失聯或失控。

2. 位移損傷效應（Displacement Damage，簡稱DD）

質子對電子零組件會產生另一種非輻射效應，稱為位移損傷效應（DD），屬長期累積大量質子的物理性損傷，質子會將半導體零件內的矽原子打出晶格外，形成半導體的缺陷，零件漏電也會逐漸增加，其中光電零件對 DD 效應較敏感，例如影像感測元件，DD 會造成影像品質降低，另外也會使衛星使用的太陽能電池（Solar Cell）轉換效率下降。

3. 單一事件效應（Single Event Effect，簡稱SEE） 

TID 與 DD 可以看成慢性病，是電子零組件長期在軌累積大量質子與電子作用所造成的漏電效應，SEE 就是屬於急性症狀，隨機發生又難以預測。質子與重離子都會造成電子零組件的 SEE 效應，而重離子比質子更容易引發 SEE，太空環境的重離子數量雖然相對少，但殺傷力強，一顆重離子就可能使電子零組件當機或損壞。

SEE 造成的故障可分成 Soft ERROR 與 Hard Error 兩大類。 Soft Error 的徵狀為資料錯亂、當機、功能異常等，重啟電路可恢復其運作，但若電子零組件對輻射很敏感，當機頻率過高則會影響任務執行，因此需以輻射測試評估其事件率（Event Rate）。Hard Error 則是永久性故障，例如重離子容易引發半導體零件栓鎖（Latch-Up）現象，若沒有對應機制，零件可能因大電流燒毀，因此 SEL （Single Event Latch-Up）是太空電子零件輻射耐受度最重要的指標之一。

單一事件效應的各種現象。圖／宜特科技

太空環境有各種能量的粒子，包含：質子、電子、重離子…，能量越高的粒子可穿透越厚的物質或外殼。低能量的粒子可被衛星外殼（鋁）阻擋，但衛星發射成本主要以重量計價，外殼厚度相當有限（通常為幾毫米厚的鋁材）；而高能量的粒子則會穿透衛星外殼，影響電子零組件運作，因故使用於太空環境的電子零組件必定會被輻射影響，在上太空前必須經過輻射測試評估其特性。COTS 電子零組件，都有一定的抗輻射能力，但是必須經測試了解輻射耐受度是否適用於太空任務需求。

COTS 電子零組件上太空前必須經過「發射環境測試」，包括模擬火箭發射時所產生的振動、音震、衝擊、電磁相容性測試，以及太空環境熱真空循環和輻射測試等，更多的測試項目就不一一細數，通過這些測試後，更重要的是取得「飛行履歷」（Flight Heritage），將產品發射上太空，若能成功執行各種任務，取得越多飛行履歷，產品的身價就越高，太空產業非常重視飛行履歷，飛行履歷也是產品的最佳保證書！

宜特是亞洲最完整的太空環境測試第三方實驗室， 2019 年與國研院太空中心合作推動台灣太空產業發展。自 2021 年加入台灣太空輻射環境驗測聯盟以來，我們已完成多種電子零組件的輻射測試，涵蓋了類比、數位、記憶體、射頻等。我們將持續建構更完整的太空環境驗證測試能量，提供一站式服務。協助廠商可專注於產品的設計與製造。

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