USB-IFは、2022年11月1日から2日にかけてアメリカのシアトルで開発者向けイベント「USB Developer Days2022」を開催しました。このイベントでは、最新のUSB4 Version 2.0のリリースに加えて、USB Type-CおよびUSB Power Deliveryの更新についても説明されます。アリオンはこのイベントに参加し、今回発表したポイントから以下の通りまとめました。
USB4 Version 2.0の規格およびロゴマークの更新
1. USB4 Version 2.0の規格について
- 従来のNRZの代わりに「PAM3」をベースとした新しい物理層アーキテクチャにより、最大80Gbpsの転送速度を実現
- 非対称通信のオプション（120Gbps/40Gbps）を追加
- 既存のUSB Type-Cパッシブケーブルケーブルを継続使用できる
- 80Gbps USB Type-C アクティブケーブルケーブルが新登場する
- 通信プロトコルがアップデートされ、より優れるようになった
- USB Gen T tunnelingを利用することでUSB 3.2の伝送速度は20Gbpsまでサポート
- Displayport 2.1おとびPCI Express 4.0の最新仕様に準拠する
- USB4 Version 1.0、USB 3.2、USB 2.0やThunderbolt 3との後方互換性も維持
2. USB4 Version 2.0のロゴマークについて
USB4 Version 2.0規格の発表に伴い、関連するロゴマークがリリースされました。使用用途によって以下の3つに分かれています。
- パッケージ用
- USBデバイスのポート用
- USB Type-C cable assembliesのUSB Type-C ケーブル用。このロゴマークには2つのがあります。1つはSPR（60W対応）用であり、もう1つはERP（240W対応）用
新しいロゴマークでは、消費者が混乱するUSB機器の規格（USB 3.1 Gen1, USB 3.2 Gen2x2, USB4 Version 2など）は通信速度で表記されるようになりました。
またホストとデバイス用のパーフォーマンスロゴマークおよびUSB Type-C ケーブル用のケーブルロゴマークに分かれています。
認定取得した製品は新しいロゴを使用する場合、以下の手順に従ってください。
3. 基礎仕様（Base Specification）について
USB Power Delivery Release 3.1 v1.6およびUSB Type-C® Cable and Connector Specification Release 2.2についても更新されました。
USB Power Delivery Release 3.1ではUSB4 Version 2.0 discoveryを追加され、USB Type-C® Cable and Connector Specification Release 2.2ではUSB4 Version 2.0 discoveryおよびUSB4 80 Gbps active cables (LRD and OIAC)を追加されました。
USB認証の更新について
1. 基礎仕様（Base Specification）について
シグナル・インテグリティ（Signal Integrity）の要求ではUSB4 Version 1.0認証プログラムをリリースする際には、USB4 Version 2.0のバンド幅を考慮したため、既存のケーブルは引き続き利用できます。しかし、USB4™ PD E-MarkerはUSB4 80Gbpsに対応する場合、宣言を更新することが必須となります。
またUSB-IFは、電力に関して、最大5Aの電流をサポートする場合、SPR電圧（最大20V）に加えて、EPR電圧（28V、36V、および48V）を伝送する必須となると要求しています。一方、最大3Aの電流をサポートする場合、SPR電圧のみ伝送すれば十分です。
2. USB Type-C アクティブケーブル認証
今回のUSB Type-C アクティブケーブルのアップデートでは、80Gbpsと非対称（120Gbps/40Gbps）への対応だけでなく、Hybrid Optical Active CablesやOptically Isolated Active Cables（OIAC）を含むActive Optical Cables（AOC）についても、より詳細かつ厳しい要求が求められています。
USB 3.2 LRDに対応するチップの認証では、Pre-channelフィクスチャ/ISIボードおよびPost-channelフィクスチャが設計されます。
テスト項目は、試験対象（DUT）のみで認証するStand-Alone Testおよび、パッシブケーブルまたはアクティブケーブルのいずれかを使用して認証するInteroperative Test（2セットのDUTを用意する必要がある）となります。
USB4 LRDケーブルは、この度USB Type-C仕様にアップデートされました。USB4 LRDケーブルの認証は、電気における挿入損失と出力ノイズに焦点を当てています。関連するテスト仕様（CTS）とツールは、アクティブケーブルワークグループ（Active Cable Work Group）で公開されています。
USB4 Gen4 LRDケーブル認証では、USB4 Gen 2/3に近い、時間領域でデータを傍受し、パラメータが仕様に準拠しているかどうかを確認します。USB-IFは解析工程の簡略化と分析時間の短縮を実現できるよう、LinearCableSigTestツールを開発する予定があります。また、ETTツールは、テストプロセスを簡素化するために、LRDテスト用のSBUメッセージを生成するように更新される見込みです。
Optically Isolated Active Cablesについては、明確な認証プログラムの開始日程はありませんが、OIACに対する要件は以下の通りです：
- USB 2.0伝送はオプションとなる（USB 2.0に対応していない場合、USB 2.0に速度低下するとビルボードがポップアップして通知されます。）
- Vbus、Vconnは対応しない（Vbus、Vconn、GND wiresはない）
- OIACの両端に接続されたUSBデバイスはセルフパワーが必須となる
- DP Alt Mode およびUSB4 Gen4の非対称通信モードはオプションとなる
- Thunderbolt 3に対応することが必須となる
OIACに接続するホスト/デバイスの要件は以下の通りです。
- OIACの両端に接続するUSBデバイスは、ソースVconnであることが必須となる
- OIACの両端に接続するUSB デバイスは USB Power Delivery をサポートすることが必須となる
- OIACの両端に接続するUSBデバイスのうち、1つはDR_SWAPを実行することが必須となる
- OIACの両端に接続するUSB機器のUSB Power Delivery enginesが，USB Power Deliveryの転送遅延を受け入れることが必須となる
3. USB Power Delivery認証
USB-IFでは、各製品のVDOについて具体的に言及し、明確な方向性を示しています。関連情報は以下となります。
4. USB4認証
USB-IFはこの前、USB4最終製品がUSB部分の認証テスト項目について更新しました。ユーザー体験の向上を図るため、USB-IFは、USB4チップ製品のみ適用されていたテストを、USB4最終製品にも認証取得の要件とすることを決定しました。
USB4製品は、USB3、DisplayPort、PCIeなど、異なるトンネルを持っており、これらのトンネルをHub/DockやPeripheral Deviceを介して各コネクタに変換し、それぞれの標準最終製品と接続します。そのため、USB4の互換性要件は非常に厳格であり、USB4 Interopのテストには3週間かかると述べられています。
USB4製品をUSB3.2またはUSB2.0の速度で使用する際には、以下の点に注意する必要があります。
- USB 3.2またはUSB 2.0の速度で動作する場合、USB4の機能を発揮できるUSB device classを使用すべきですが、より低いパフォーマンスが許容される
- USB3.2またはUSB2.0の速度で動作する際に、USB device classでUSB4の機能を発揮できない場合、USB Billboard Device Classを使用してポップアップ表示を行い、エンドユーザーに製品の機能が制限されていることを警告することが必須となる
- USB4がPCIeトンネリングでデータ転送し、USB3.2またはUSB2.0の速度に低下した場合、データ転送はMSC Classに変換し行われる（パフォーマンスが低下することを許容します）。
- USB4 がグラフィックカードのデータ転送に PCIe トンネリングを使用し、USB3.2 または USB2.0 の速度に低下した場合、それに代わる同等の機能がないため、USB Billboard Device Class を使用する。
USB4 Version 2.0の認証については、USB-IFはVersion 1.0で策定したテスト項目とツールを引き続き使用し、Version 2.0で追加された新機能は新しいテスト項目とツールで検証する予定です。当認証はVersion 2.0とVersion 1.0の区別ではなく、USB4コンプライアンスプログラムのみとなります。
USB-IFにより、USB4 Version 1.0製品の認証を継続しますが、V1製品とV2製品に対する新しいテスト項目がまだ定義されていないため、猶予期間中は一時的に免除されることになります。USB4 Version2.0認証スケジュールは以下の通りです。
USB Type-C Active Cablesテスト項目にご興味がある方はActive Cable Work Groupにお気軽にお問い合わせください。
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