【導讀】嵌入式USB2 (eUSB2) 規格是對USB 2.0規格的補充，前者通過(guò)支持USB 2.0接口在1V或1.2V而不是3.3V的I/O電壓下工作，解決了接口控制器與高級片上系統 (SoC)工藝節點(diǎn)集成的相關(guān)問(wèn)題。
什么是eUSB2？
嵌入式USB2 (eUSB2) 規格是對USB 2.0規格的補充，前者通過(guò)支持USB 2.0接口在1V或1.2V而不是3.3V的I/O電壓下工作，解決了接口控制器與高級片上系統 (SoC)工藝節點(diǎn)集成的相關(guān)問(wèn)題。eUSB2 可讓SoC體積更小、更節能，從而使工藝節點(diǎn)繼續擴展，并提高在智能手機、平板電腦和筆記本電腦等應用中的性能。
eUSB2的重要性
隨著(zhù)智能手機和平板電腦等應用的尺寸越來(lái)越小、但組裝元件越來(lái)越多，縮減接口尺寸也變得尤為重要。然而，不斷縮減的SoC節點(diǎn)尺寸導致柵極氧化層越來(lái)越薄，只能支持更低的電壓。對于使用USB 2.0接口的器件，上述趨勢會(huì )給高級工藝節點(diǎn)的設計帶來(lái)復雜的挑戰。
當工藝節點(diǎn)達到7nm時(shí)，量子效應開(kāi)始影響高信號電壓（如3.3V）的輸入與輸出 (I/O)，而且輸入與輸出將不再能夠輕松地得到設備支持。許多設備到設備的接口已經(jīng)支持低信號電壓，但USB 2.0仍需要3.3V的I/O電壓才能工作。為解決這一難題，USB開(kāi)發(fā)者論壇 在2018年發(fā)布了eUSB2 規格。
USB 2.0和eUSB2的區別
USB 2.0有線(xiàn)接口在過(guò)去20年曾風(fēng)靡一時(shí)，幾乎現在所有的SoC都配備了USB 2.0接口。USB歷代標準都完好地保留了原始3.3V I/O USB 1.0接口，以保持向后兼容性，從而實(shí)現了更廣泛的應用和更大的生態(tài)系統，同時(shí)確保設備互操作性。
隨著(zhù)工藝節點(diǎn)到達5nm，維持USB 2.0 3.3V I/O信號所需的制造成本呈指數級增長(cháng)。eUSB2作為對USB 2.0 規格的物理層補充，彌補了I/O電壓間隙，因此，設計人員可在器件級別集成eUSB2接口，同時(shí)在系統級利用和重復使用USB 2.0接口。
eUSB2支持板載器件間連接（通過(guò)直接連接），也支持通過(guò)eUSB2轉USB 2.0中繼器（如 TUSB2E22 USB 2.0-eUSB2雙路中繼器）的外露連接器接口，從而進(jìn)行電平轉換，如圖1所述。
圖1：使用eUSB2中繼器（如 TUSB2E22）的eUSB2應用
當工藝節點(diǎn)為7nm及以上時(shí)，USB 2.0可繼續集成到 SoC中，而當工藝節點(diǎn)為5nm及以下時(shí)，eUSB2則更適合集成到SoC中。如圖1所示，eUSB2還可集成到其他器件中，從而作為器件間接口與SoC輕松互連。USB 2.0將繼續作為標準連接器接口。
eUSB2可顯著(zhù)降低I/O功率，提高電源效率，同時(shí)支持工藝節點(diǎn)繼續擴展。表1展示了USB 2.0和eUSB2之間的特性差異。
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特性 |
USB 2.0 |
eUSB2 |
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信號接口 |
D+、D- |
eD+、eD- |
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I/O電壓 |
3.3V |
1V或1.2V |
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支持的數據速率 |
低速：1.5Mbps 全速：12Mbps 高速：480Mbps |
低速：1.5Mbps 全速：12Mbps 高速：480Mbps |
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連接 |
器件間 開(kāi)箱即用 |
器件間 通過(guò)中繼器可直接使用USB 2.0 |
表1：USB2.0和eUSB2的區別
eUSB2前景
由于系統功率大幅降低，eUSB2非常適合用于I/O電壓較小的器件間通信。當使用先進(jìn)的SoC和5nm及以下的工藝節點(diǎn)時(shí)，小型電子產(chǎn)品的設計人員可在系統設計中采用eUSB2，同時(shí)繼續受益于USB 2.0接口的簡(jiǎn)易性、便于設計和廣泛使用的特點(diǎn)。
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