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USB (Universal Serial Bus)とは、デジタル通信や電源供給目的でデバイスを接続時に使用されるケーブルとコネクタの標準規格の一つです。USB-IF (USB Implementers Forum, Inc.)によって仕様と規格が定められています。

  1. USB規格の種類・世代

  2. USB Type-Cとは

  3. 高速データ転送と伝送距離

  4. USB４伝送規格の内部接続に最適なI-PEXコネクタ

　

1. USB規格の種類・世代

USB規格登場以前は、PCと外付け周辺機器の接続には用途別に種類の異なるコネクタが使用されていました。1996年に、インターフェイス統一のためUSB 1.0が策定されました。
その後も技術仕様が更新され、昨今では最大転送速度20Gbps/LaneのUSB４の規格が策定されました。
USBの技術は、今後も高性能化が期待されています。

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USB規格と1レーンあたりの最大転送速度の推移 

 

2. USB Type-Cとは

USB Type-CとはUSBコネクタ規格の一つで、USB対応の機器とケーブルで接続する為の  ２４ピンのコネクタです。従来のUSB Standard-Aに比べると小型でありながら、リバーシブル挿入や高速データ転送が可能な、高性能外部インターフェイスです。
また、最大２０V 5A (100W) の電流を流せる、USB Power Delivery規格が新たに追加されました。

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超高速データ転送
USB 2.0のStandard-Aコネクタは信号転送用端子が１レーンのみで、最大転送速度は0.48Gbps/Laneでした。USB 3.0 /3.1 のStandard-AコネクタはUSB 2.0の端子は残したまま、新たに高速信号転送用の２レーンが追加されることで、双方向通信が可能となりました。最大転送速度はUSB 3.0 の場合5Gbps/Lane、USB 3.1 の場合10Gbps/Laneまで向上しました。
USB Type-Cコネクタは、さらに高速信号転送用の２レーンが追加され、最大転送速度20Gbps/LaneのUSB４規格に対応しています。

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USB Standard-AとUSB Type-Cの端子比較


3. 高速データ転送と伝送距離

USB 2.0のStandard-Aコネクタは信号転送用端子が１レーンのみで、最大転送速度は0.48Gbps/Laneでした。USB 3.0 /3.1 のStandard-AコネクタはUSB 2.0の端子は残したまま、新たに高速信号転送用の２レーンが追加されることで、双方向通信が可能となりました。最大転送速度はUSB 3.0 の場合5Gbps/Lane、USB 3.1 の場合10Gbps/Laneまで向上しました。
USB Type-Cコネクタは、さらに高速信号転送用の２レーンが追加され、最大転送速度20Gbps/LaneのUSB４規格に対応しています。

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USB規格ごとの伝送距離

伝送規格によってはロスバジェットと呼ばれる内部ロス値の参考規格が存在します。20 Gbps（10 GHz）/Laneの高速伝送規格であるUSB4規格Ver.1.0（Thunderbolt 4）の場合、機器内部ロスバジェットとケーブルロスバジェットは-7.5dBに規定されています。

伝送距離が長いほど伝送経路で発生するロスは大きくなります。ある程度の伝送距離であればUSB4 (20 Gbps（10 GHz）/Lane)の代表的な内部接続方法である、低伝送損失基板を使用することにより高速信号伝送を行うことができます。
しかし、伝送距離が長くなると、ロスバジェット内で信号伝送を行うことが難しくなるため、伝送経路で発生するロスを抑える対策が必要になります。 
 

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4. USB４伝送規格の内部接続に最適なI-PEXコネクタ

細線同軸コネクタ

  • CABLINE®-VS II 
    CABLINE-VS_II_0.jpg フルシールド＆メカニカルロック付き、高速伝送対応(20 Gbps/lane)、 0.5 mmピッチ、水平嵌合タイプ細線同軸コネクタ
     

  • CABLINE®-VS
    CABLINE-VS_(Au_type).jpg 0.5 mmピッチ, 水平嵌合タイプ, メカニカルロック付き細線同軸コネクタ (VESA規格の標準コネクタ)
     

  • CABLINE®-UM
    CABLINE-UM_2.jpgフルシールド、多点グランド接点、メカニカルロック付き、高速伝送対応 (20 Gbps/lane)、0.4 mmピッチ、ライトアングル縦嵌合タイプ細線同軸コネクタ
     

  • CABLINE®-CA II
    CABLINE-CA_II_1.jpgフルシールド、メカニカルロック付き、高速伝送対応(20 Gbps/lane)、 0.4 mmピッチ、水平嵌合タイプ細線同軸コネクタ
     

  • CABLINE®-CA II PLUS
    CABLINE-CA_II_PLUS_2.jpg
    フルシールド、メカニカルロック付き、高速伝送対応(20 Gbps/lane)、 0.4 mmピッチ、水平嵌合タイプ細線同軸コネクタ
     

  • CABLINE®-CA
    CABLINE-CA.jpg
    0.4 mmピッチ, 水平嵌合タイプ, メカニカルロック付き細線同軸コネクタ

     

  • CABLINE®-CAL
    CABLINE-CAL.jpg0.4 mmピッチ, 水平嵌合タイプ, メカニカルロック付き細線同軸コネクタ (嵌合高さ: 0.8 mm max)
     


FPC/FFCコネクタ

  • EVAFLEX® 5-HD
    evaflex_5-hd.jpg
    フルシールド、高速伝送対応、オートロック、​水平嵌合タイプ、0.5 mm ピッチ、シールドFFC /FPC コネクタ
     

基板対基板(FPC)コネクタ

  • NOVASTACK® 35-HDN
    novastack_35-hdn.jpg5G ミリ波アンテナモジュール、5G機器に最適、フルシールド省スペースデザイン、 コルソン材のコンタクトにより電源供給可能、0.35 mm ピッチ、嵌合高さ 0.7 mm
     

  • NOVASTACK® 35-HDP
    NOVASTACK_35-HDP.jpg高速伝送対応(20+ Gbps/lane)フルシールド構造 電源端子付き、0.35 mm ピッチ、嵌合高さ 0.7 mm