USB-C有哪些變化

USB-C這個(gè)小小的標(biāo)準(zhǔn)曾被譽(yù)為未來(lái)所有線纜需求的解決方案，將電源和數(shù)據(jù)傳輸與顯示和音頻連接統(tǒng)一起來(lái)，如今它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)創(chuàng)通用端口時(shí)代的目標(biāo)。然而，USB-C 也變成了約翰·卡朋特 (John Carpenter) 筆下的怪物——原始零件的混雜在其越來(lái)越糊狀的外形中幾乎看不見(jiàn)。

無(wú)論我們深入研究 USB-C 的哪些看似基本的功能，它都變成了一個(gè)越來(lái)越復(fù)雜的兼容性問(wèn)題。無(wú)論是相互沖突的專(zhuān)有快速充電標(biāo)準(zhǔn)，還是解讀USB 數(shù)據(jù)速度在特定電纜端口上的工作方式，我都不知道該往哪個(gè)方向走。USB-C 標(biāo)準(zhǔn)的定義原則使問(wèn)題變得更加復(fù)雜，它導(dǎo)致消費(fèi)者認(rèn)為一切都正常，而實(shí)際情況卻大相徑庭。

但我想，至少USB-C 電纜的工作方式是隨便插的。

什么是 USB-C？

它與之前的標(biāo)準(zhǔn)有何不同？

在深入探討 USB-C 的問(wèn)題之前，我們有必要先討論一下標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)而言之，USB-C 是第一個(gè)可正反插的 USB 連接器，僅憑這一點(diǎn)，它就比其前代產(chǎn)品有了功能升級(jí)。正如您所期望的那樣，它現(xiàn)在出現(xiàn)在大多數(shù)計(jì)算設(shè)備上，從智能手機(jī)到筆記本電腦，作為 USB-A 連接器的替代品。您還可以在少數(shù)便攜式電子設(shè)備上找到 Type-C 端口，例如電動(dòng)牙刷、迷你吸塵器和數(shù)碼相機(jī)。

與之前的 USB 標(biāo)準(zhǔn)相比，Type-C 連接器不僅可正反翻轉(zhuǎn)；而且相當(dāng)緊湊且功能極其豐富。如上圖所示，典型的 USB-C 連接器比前幾代 USB 擁有更多的引腳。該標(biāo)準(zhǔn)支持快速充電、數(shù)據(jù)傳輸、音頻、4K 外部顯示輸出等。它還相對(duì)具有交叉兼容性，因此您幾乎可以使用單個(gè)適配器和電纜，至少對(duì)于不使用專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備而言。甚至 Apple 也在其最新的iPhone 15系列中采用了這一標(biāo)準(zhǔn)；放棄Lighting 轉(zhuǎn)而使用 USB-C，并使后者成為智能手機(jī)的通用連接器。

USB-C 只是物理連接器；令人頭疼的是底層標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槎丝诘墓δ苋Q于物理硬件支持的底層協(xié)議，包括 USB Power Delivery、Thunderbolt 數(shù)據(jù)、用于外部顯示器的 DisplayPort、USB4 等等。但我們稍后會(huì)討論這些。

過(guò)去六年發(fā)生了什么變化？

讓我們快速回顧一下這段時(shí)間里情況發(fā)生了哪些變化，甚至有所改善。

首先說(shuō)說(shuō)積極的一面，USB-C 幾乎已經(jīng)成為了我們見(jiàn)過(guò)的最普遍的端口，而舊款 USB 端口在高端設(shè)備甚至如今大多數(shù)廉價(jià)設(shè)備中都已不復(fù)存在。歐盟委員會(huì)要求所有新電子設(shè)備在 2024 年底前必須通過(guò) USB-C 供電，這一趨勢(shì)勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。如果您還沒(méi)有這樣做，那么很快就能用一根電纜和充電器使用所有設(shè)備了。

說(shuō)到這里， USB-C 上的USB 供電已成為智能手機(jī)和筆記本電腦市場(chǎng)上幾乎通用的充電標(biāo)準(zhǔn)。即使是依賴(lài)專(zhuān)有快速充電技術(shù)的手機(jī)也大多以某種形式采用了它，盡管功率水平遠(yuǎn)低于其專(zhuān)有協(xié)議。不幸的是，正如我們將在整篇文章中看到的那樣，USB-C 充電實(shí)現(xiàn)對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)仍然難以理解，尤其是在增加了 USB PD PPS 之后。很少有智能手機(jī)品牌掌握了新可編程標(biāo)準(zhǔn)提供的靈活功率建模，與專(zhuān)有協(xié)議相比，許多設(shè)備的充電速度非常慢。

USB-C 成功簡(jiǎn)化了設(shè)備端口、電纜類(lèi)型和充電要求。

與舊款 USB-A 插座相比，筆記本電腦領(lǐng)域的 USB-C 端口數(shù)量越來(lái)越多。這既是好事也是壞事，具體取決于有多少配件仍在使用舊端口。適配器的壽命已成為主流，但隨著 USB-C 滲透到越來(lái)越多的產(chǎn)品中，現(xiàn)在正處于下行軌道。不幸的是，USB-C 的黑盒特性意味著各種 USB-C 端口之間的差異越來(lái)越大，即使是在一臺(tái)筆記本電腦上。弄清楚哪個(gè)端口支持高功率、顯示端口輸出或超高速數(shù)據(jù)傳輸需要費(fèi)力的手動(dòng)研究。

總體而言，情況比早期有所好轉(zhuǎn)。話(huà)雖如此，USB-C 已經(jīng)演變成一團(tuán)亂麻，而且在某些方面實(shí)際上變得更糟。

充電仍然是一個(gè)揮之不去的

USB-C問(wèn)題

目前，USB-C 標(biāo)準(zhǔn)在充電方面仍是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。雖然 USB-C 可以確保手機(jī)以某種方式充電，但乍一看很難確定哪些充電器、電纜、手機(jī)和筆記本電腦可以很好地配合使用以實(shí)現(xiàn)最佳快速充電。

一方面，專(zhuān)有協(xié)議仍然在中國(guó)手機(jī)中盛行，榮耀、一加、小米等手機(jī)都提供超高功率和極快的充電時(shí)間。前提是您將手機(jī)與正確的充電器和電纜配對(duì)。然而，這些品牌的充電速度以更通用的標(biāo)準(zhǔn)而著稱(chēng)，通常上限為 18W 及以下，有時(shí)甚至降到只有 5W 充電。偶爾也有例外，但從整個(gè)價(jià)格區(qū)間來(lái)看，盡管采用了 USB-C，但充電仍然是一個(gè)問(wèn)題。

只要您保持單一生態(tài)系統(tǒng)，就沒(méi)問(wèn)題，但如果開(kāi)始混合搭配，您的智能手機(jī)可能需要幾個(gè)小時(shí)才能在其他品牌的插頭上充電。雖然有些品牌支持其插頭的通用充電標(biāo)準(zhǔn)，但這是例外。

USB PD PPS 給消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)決策又增添了一層困惑。

USB 供電在筆記本電腦和西方主要智能手機(jī)品牌（包括蘋(píng)果、谷歌和三星）中更為常見(jiàn)。在這里，您最有可能發(fā)現(xiàn)設(shè)備之間的充電和諧性，但也存在揮之不去的問(wèn)題。首先，智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦之間的充電功率水平和速度存在很大差異，盡管它們都使用相同的標(biāo)準(zhǔn)。

USB 電力傳輸可編程電源 (USB PD PPS) 變體的推出無(wú)疑使事情變得復(fù)雜。例如，我們發(fā)現(xiàn)谷歌的 Pixel 旗艦在充電功率要求方面表現(xiàn)得非常隨意，與舊的 18W USB PD 型號(hào)相比，使用更昂貴的 30W USB PD PPS 插頭，手機(jī)的充電速度幾乎沒(méi)有任何提高。這肯定會(huì)讓消費(fèi)者感到困惑。同樣，三星最近的 Galaxy Ultra 型號(hào)需要 45W USB PD PPS 充電器，但更實(shí)惠的Galaxy S24型號(hào)仍然使用 25W。但無(wú)論哪種情況，如果您沒(méi)有 PPS 插頭，您只能使用 15W，而這需要數(shù)小時(shí)才能充電。

USB PD PPS 本應(yīng)是該行業(yè)的一大進(jìn)步，它將以前僅在快速專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)現(xiàn)的電壓靈活性與 USB 標(biāo)準(zhǔn)的向后兼容性和大規(guī)模采用相結(jié)合?，F(xiàn)實(shí)情況則更加復(fù)雜，很少有品牌能夠最大限度地利用這項(xiàng)技術(shù)。華碩、谷歌和三星是最知名的品牌，而使用該協(xié)議的其他手機(jī)充電速度相對(duì)較慢。

值得慶幸的是，USB Power Delivery（大部分情況下）可以作為可靠的后備方案，確保設(shè)備充電功率超過(guò) USB-C 端口本身宣稱(chēng)的 5W 基本水平。然而，為特定手機(jī)挑選最佳充電器和電纜仍然需要付出比許多消費(fèi)者對(duì)一個(gè)聲稱(chēng)萬(wàn)能的端口所期望的更多的努力。

USB-C 數(shù)據(jù)速度變得更加混亂

充電仍然過(guò)于復(fù)雜，但從數(shù)據(jù)傳輸速度來(lái)看，情況就更糟了。從技術(shù)上講，這不是 USB-C 的錯(cuò)，而是 USB IF 繼續(xù)使 USB-C 支持的技術(shù)復(fù)雜化。雖然有些端口有標(biāo)簽，但并不總是能通過(guò)目測(cè)輕松判斷 USB-C 端口的速度有多快，而深入研究規(guī)格表肯定會(huì)讓人頭疼。

最新的 USB 數(shù)據(jù)速度協(xié)議分為幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。有傳統(tǒng)的 USB 1.0 和 2.0、USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2 和最新的 USB 4.0，所有這些都可以通過(guò) USB-C 獲得支持。這已經(jīng)夠讓人困惑了，但這些標(biāo)準(zhǔn)后來(lái)經(jīng)過(guò)修訂和更新，包括各種子標(biāo)準(zhǔn)，其中包括 USB 3.1 Gen 1、USB 3.1 Gen 2 和 USB 3.2 Gen 2，以及較新的 USB 3.2 Gen 1×1、USB 3.2 Gen 1×2 和 USB 3.2 Gen 2×2 修訂版。希望您能在沒(méi)有手冊(cè)的情況下解讀這些差異。希望下面的圖表能有所幫助。

USB4（不是 USB 4?。┯?2019 年發(fā)布，承諾簡(jiǎn)化格局并“最大限度地減少最終用戶(hù)的困惑”，但它已經(jīng)徹底失敗了。

USB4 已經(jīng)擁有 Gen 2×1、Gen 2×2、Gen 3×1、Gen 3×2 和 Gen 4 變體，數(shù)據(jù)速度范圍從 10 到 80 Gbps。沒(méi)錯(cuò)，2022 年末的修訂版隨著 USB4 Gen 4 的推出將標(biāo)準(zhǔn)的峰值速度從 40 Gbps 提高到了 80 Gbps，但現(xiàn)在看來(lái)，原始規(guī)范屬于 Gen 3×2 名稱(chēng)。甚至還有一個(gè)非對(duì)稱(chēng)版本的 USB4 Gen 4，它可以達(dá)到 120Gbps，但不遵循以前的命名約定，這讓用戶(hù)更加難以理解。

坦率地說(shuō)，USB 3.2 和 USB4 完全是一團(tuán)糟。

營(yíng)銷(xiāo)名稱(chēng)（例如 USB 40Gbps）和相關(guān)徽標(biāo)應(yīng)該使所有這些選項(xiàng)聽(tīng)起來(lái)更方便消費(fèi)者使用。然而，電纜和設(shè)備并不總是貼有適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽，而且有限的品牌標(biāo)識(shí)對(duì)更高級(jí)的配置沒(méi)有幫助。

進(jìn)入U(xiǎn)SB備用模式“兔子洞”

在支持“替代模式”和增強(qiáng)功能方面，設(shè)備和電纜同樣存在問(wèn)題。這些包括通過(guò)連接器提供的 DisplayPort、MHL、HDMI、以太網(wǎng)和音頻功能。雖然其中大部分都屬于 USB-C 規(guī)范，而不是端口的數(shù)據(jù)速度規(guī)范，但 USB4 再次被認(rèn)為至少在某種程度上為端口的功能集帶來(lái)統(tǒng)一。

USB4 基于 Thunderbolt 3，與 Thunderbolt 4 規(guī)范保持一致，因此捆綁了 DisplayPort 2.0 隧道支持，最多可支持兩個(gè) 4K 或一個(gè) 8K 顯示輸出，以及集線器設(shè)備上的 PCI Express 功能。但是，不需要其他 USB-C 替代模式。當(dāng)然，強(qiáng)制要求每臺(tái)設(shè)備都具備這些功能是沒(méi)有意義的，但選項(xiàng)范圍之廣會(huì)讓消費(fèi)者感到沮喪。

最大的問(wèn)題是，產(chǎn)品不一定提供用戶(hù)所期望的功能。如果筆記本電腦缺少傳統(tǒng)端口，消費(fèi)者可能會(huì)認(rèn)為 USB-C 端口支持 HDMI 或以太網(wǎng)，但事實(shí)可能并非如此。更令人沮喪的是，功能可能僅限于設(shè)備上的特定 Type-C 端口。您可能有三個(gè)端口，但只有一個(gè)提供您想要的功能。雖然這是制造商方面的問(wèn)題，但缺乏更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)加劇了這種不透明的現(xiàn)實(shí)。

USB-C 兼容許多功能，但組合是否有效通常是即插即用的情況。

歸根結(jié)底，USB-C 使功能變得更加不透明，而不是更不透明。它聲稱(chēng)可以做所有事情，但仍無(wú)法保證產(chǎn)品能夠真正使用這些功能。

USB4 并沒(méi)有幫助統(tǒng)一功能兼容性，而且，如果說(shuō)有什么不同的話(huà)，那就是較舊的 USB 3.2 規(guī)范對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)變得更加難以掌握。傳統(tǒng)設(shè)備和剩余可選標(biāo)準(zhǔn)的范圍之廣意味著 USB-C 端口功能乍一看仍然未知。即使有更詳細(xì)的信息可用，并且端口正確標(biāo)記了適當(dāng)?shù)钠放?，但?dāng)人們想要的只是有用的東西時(shí)，要理解各種模式和術(shù)語(yǔ)可能要花費(fèi)大量時(shí)間去消化。

為什么會(huì)出現(xiàn)USB-C兼容性問(wèn)題？

即使您已做好萬(wàn)全準(zhǔn)備，錯(cuò)誤的 USB-C 線纜也可能帶來(lái)麻煩。例如，那些花哨的 40Gbps 和 80Gbps 數(shù)據(jù)速度無(wú)法通過(guò)長(zhǎng)距離線纜實(shí)現(xiàn)，并且您無(wú)法在額定電流僅為 3A 的標(biāo)準(zhǔn)線纜上達(dá)到 240W 的功率。您必須尋找?guī)в姓_標(biāo)簽和徽標(biāo)的線纜，以確保它們支持您想要連接的功能。

由于硬件陳舊，USB-A 轉(zhuǎn) USB-C 適配器線纜的世界同樣令人困惑。例如，USB 2.0 僅具有用于數(shù)據(jù)和電源的四針連接器，而 3.0 線纜則將其增加到九針。通常用于充電的 USB-C 轉(zhuǎn) A 線纜有 2.0、3.0 和 3.1 版本，這會(huì)影響它們可以處理的數(shù)據(jù)量和電量。如果您需要快速數(shù)據(jù)傳輸或其他功能支持，則必須插入九針線纜。但是，一些專(zhuān)有充電標(biāo)準(zhǔn)更喜歡具有高電流額定值的舊式四針線纜，這通常會(huì)違反官方規(guī)格。

電纜質(zhì)量、額定值和長(zhǎng)度會(huì)影響 USB-C 端口的功能。有些電纜甚至違反了標(biāo)準(zhǔn)！

正如我們之前提到的，高速數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)視頻傳輸?shù)囊霂?lái)了新的問(wèn)題。高速信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)會(huì)受到衰減和時(shí)鐘抖動(dòng)的影響，這意味著數(shù)據(jù)可能會(huì)在傳輸過(guò)程中丟失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，USB 電纜也有無(wú)源和有源兩種。有源電纜包括重新驅(qū)動(dòng)器，用于恢復(fù)信號(hào)幅度并防止長(zhǎng)距離信號(hào)質(zhì)量損失。因此，用于非常高數(shù)據(jù)速度的長(zhǎng)電纜（例如通過(guò) Thunderbolt 發(fā)送 4K 60fps 視頻或數(shù)據(jù)）需要有源組件，而基本的充電和數(shù)據(jù)傳輸可以使用長(zhǎng)度不到兩米的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)源電纜。

如果無(wú)源 USB-C 線纜帶有“三叉戟”SuperSpeed USB 徽標(biāo)，則支持 DisplayPort、MHL、HMDI 和 Thunderbolt，距離不超過(guò)兩米；如果線纜帶有 SuperSpeed+ 標(biāo)簽，則距離不超過(guò)一米。如果距離更遠(yuǎn)，則需要有源線纜，如果您想要 40Gbps 的速度，則必須留意 Thunderbolt 徽標(biāo)。其他 USB 類(lèi)型的無(wú)源適配器線纜不支持任何這些模式。

功能兼容性問(wèn)題還涉及相關(guān)端口和設(shè)備，這些端口和設(shè)備可以配置為多種充電速度、傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和備用模式。USB-C 端口比其前代產(chǎn)品更復(fù)雜，需要更多的軟件和硬件輸入才能正常工作。

USB-C 產(chǎn)品的起點(diǎn)是 Power Delivery 協(xié)議。這不僅僅與充電有關(guān)；它也是端口如何使用連接器的附加引腳來(lái)傳達(dá)對(duì) HDMI 和 DisplayPort 等額外功能的支持。備用模式使用 Power Delivery 結(jié)構(gòu)化供應(yīng)商定義消息 (VDM) 來(lái)發(fā)現(xiàn)、配置、進(jìn)入或退出這些模式。最重要的是，如果您的設(shè)備不支持 Power Delivery，它也不會(huì)支持任何其他功能。不幸的是，Power Delivery 電路比基本電路更復(fù)雜、更昂貴，并且復(fù)雜性會(huì)隨著端口數(shù)量的增加而增加。

隨著藍(lán)牙的接管，USB-C 音頻基本上已經(jīng)消亡。

即便如此，這并不意味著每個(gè) Power Delivery 端口或設(shè)備都會(huì)支持所有功能。設(shè)備制造商需要在 Power Delivery 組件和常規(guī)端口連接之外添加必要的多路復(fù)用器和其他 IC，以支持以太網(wǎng)、顯示和其他替代模式。下圖僅顯示了擴(kuò)展單個(gè) USB-C 端口的功能集所需的一些不同組件塊。

當(dāng)產(chǎn)品需要將多個(gè)信號(hào)（如視頻或音頻）路由和管理到多個(gè) USB 端口時(shí)，端口電路只會(huì)變得更加復(fù)雜。信號(hào)路由變得越來(lái)越復(fù)雜和昂貴，因此制造商將功能限制在一個(gè)或兩個(gè)端口上。

即使供電也需要 USB-C 的復(fù)雜電路來(lái)適應(yīng)可逆連接器類(lèi)型、各種電源選項(xiàng)以及向上、向下和雙向充電端口和數(shù)據(jù)選項(xiàng)之間的選擇。為了降低成本和復(fù)雜性，并非所有 USB-C 端口都具備所有功能。

USB-C 注定會(huì)一片混亂

USB-C 的復(fù)雜性無(wú)疑是其失敗的原因。雖然一根線纜支持所有功能的想法聽(tīng)起來(lái)非常有用，但現(xiàn)實(shí)情況很快就變成了專(zhuān)有產(chǎn)品與符合規(guī)格的產(chǎn)品、不同的線纜質(zhì)量和功能以及不透明的功能支持等復(fù)雜組合。結(jié)果就是，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)看似簡(jiǎn)單易用，但很快就會(huì)讓消費(fèi)者感到沮喪，因?yàn)闆](méi)有明確的跡象表明為什么某些線纜和功能無(wú)法跨設(shè)備使用。

幸運(yùn)的是，高端筆記本電腦越來(lái)越多地采用 USB-C 規(guī)格的全部潛力，而蘋(píng)果將 iPhone 移至該規(guī)格也使智能手機(jī)系列更加完整?？傮w而言，手機(jī)已經(jīng)采用了共享充電標(biāo)準(zhǔn)，但在許多情況下，情況仍然遠(yuǎn)非簡(jiǎn)單。

USB-C 是一款出色的連接器，但卻因端口上運(yùn)行的各種技術(shù)而受到破壞。

不幸的是，USB4 對(duì)統(tǒng)一 USB-C 端口毫無(wú)幫助。更好的標(biāo)簽可以幫助消費(fèi)者識(shí)別哪些電纜和產(chǎn)品支持哪些功能，但試圖修改命名方案和徽標(biāo)只會(huì)進(jìn)一步疏遠(yuǎn)消費(fèi)者的適用性。強(qiáng)制性的電纜和端口顏色（如 USB 3.0 端口的情況）可能會(huì)有所幫助，但卻違背了這種一刀切解決方案的整個(gè)目的。

不幸的是，2024 年的 USB-C 生態(tài)系統(tǒng)與我 2018 年第一次研究這個(gè)問(wèn)題時(shí)一樣復(fù)雜，盡管方式不同。USB PD PPS、USB 3.2 和 USB 4 的發(fā)布使 USB-C 端口變得更加復(fù)雜，而沒(méi)有向最終用戶(hù)提供有關(guān)支持哪些內(nèi)容的明確信息。雖然 USB Power Delivery 支持的增長(zhǎng)是一個(gè)好兆頭，但 PPS 的引入已經(jīng)阻礙了人們對(duì)該行業(yè)可能很快圍繞單一充電標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識(shí)的任何希望。

USB 規(guī)格每年都在變化，消費(fèi)者無(wú)法跟上。