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  4. USB에 대하여

USB에 대하여

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USB (Universal Serial Bus)란, 디지털 통신 및 전원 공급 목적으로 기기를 연결할 때 사용되는 케이블과 커넥터의 표준 규격 중 하나입니다. USB-IF (USB Implementers Forum, Inc.)에 따라 사양과 규격이 정해져 있습니다.

  1. USB 규격의 종류, 세대

  2. USB Type-C에 대하여

  3. 고속 데이터 전송과 전송 거리

  4. USB 4 전송 규격의 내부 접속에 최적화된 I-PEX 커넥터

 

1. USB 규격의 종류, 세대

USB 규격 등장 이전에는, PC와 외장 주변 기기의 접속에는 용도 별로 종류가 다른 커넥터가 사용되었습니다. 1996년에, 인터페이스 통일을 위해 USB 1.0이 책정되었습니다.
그 후에도 기술 사양이 갱신되어, 최근에는 최대 전송 속도 20Gbps/Lane의 USB 4 규격이 책정되었습니다.
USB의 기술은, 향후에도 고성능화가 기대되고 있습니다.

 

USB_standards_1.png
USB규격과 1 Lane 당 최대 전송 속도의 추이

 

2. USB Type-C에 대하여

USB Type-C란 USB 커넥터 규격의 하나로, USB 대응에 대응하는 기기와 케이블로 연결하기 위한 24핀 커넥터입니다. 기존 USB Standard-A에 비해 소형이면서도 리버서블 삽입 및 고속 데이터 전송이 가능한 고성능 외부 인터페이스입니다.
또한, 최대 20V 5A (100W)의 전류를 흐르게 할 수 있는 USB Power Delivery 규격이 새롭게 추가되었습니다.

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초고속 데이터 전송
USB 2.0의 Standard-A 커넥터는 신호 전송용 단자가 1 레인뿐으로, 최대 전송 속도는 0.48Gbps/Lane이었습니다. USB 3.0/3.1의 Standard-A 커넥터는 USB 2.0의 단자는 남긴 채로, 새롭게 고속 신호 전송용의 2 레인이 추가되는 것으로, 쌍방향 통신이 가능 해졌습니다. 최대 전송 속도는 USB 3.0의 경우 5 Gbps/Lane, USB 3.1의 경우 10 Gbps/Lane까지 향상했습니다.
USB Type-C 커넥터는, 여기에 더하여 고속 신호 전송용의 2 레인이 추가되어 최대 전송 속도 20Gbps/Lane의 USB 4 규격에 대응하고 있습니다.
 

USB_TypeC_3.png
USB Standard-A와 USB Type-C의 단자 비교


3. 고속 데이터 전송과 전송 거리

전송하는 신호가 고속화 되면, 전송 경로에서 발생하는 로스(도체 손실이나 유전체 손실 등)가 커지기 때문에, 장거리에서의 신호 전송이 어려워집니다.

transmission-distance_e.png
USB 규격별 전송 거리

전송 규격에 따라서는 로스 버짓이라고 불리는 내부 로스 값의 참고 규격이 존재합니다. 20 Gbps(10 GHz)/ Lane 의 고속 전송 규격인 USB 4 규격 Ver.1.0(Thunderbolt 4)의 경우, 기기 내부 로스 버짓과 케이블 로스 버짓은 -7.5 dB 에 규정되어 있습니다.

전송 거리가 길수록 전송 경로에서 발생하는 손실이 커집니다. 어느 정도의 전송 거리라면 USB 4(20 Gbps(10 GHz)/Lane)의 대표적인 내부 접속 방법인, 저전송 손실 기판을 사용해 고속 신호 전송을 실시할 수 있습니다.
그러나, 전송 거리가 길어지면, 로스 버짓 내에서 신호 전송을 실시하는 것이 어려워지기 때문에, 전송 경로에서 발생하는 로스를 억제하는 대책이 필요하게 됩니다.
 

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4. USB 4 전송 규격의 내부 연결에 최적화된 I-PEX 커넥터

세선 동축 커넥터

  • CABLINE®-VS II 
    CABLINE-VS_II_0.jpg 0.5mm 피치, 수평 결합 타입, 풀 실드, 메카니컬 록 포함, 고속 전송 대응(20 Gbps/lane)
     

  • CABLINE®-VS
    CABLINE-VS_(Au_type).jpg 0.5mm 피치, 수평 결합 타입, 메카니컬 록 포함(VESA 규격의 표준 커넥터)
     

  • CABLINE®-UM
    CABLINE-UM_2.jpg0.4mm 피치, 라이트 앵글 세로 결합 타입, 풀 실드, 다점 그라운드 접점, 메카니컬 록 포함, 고속 전송 대응(20 Gbps/lane)
     

  • CABLINE®-CA II
    CABLINE-CA_II_1.jpg0.4mm 피치, 수평 결합 타입, 풀 실드, 메카니컬 록 포함, 고속 전송 대응(20 Gbps/lane), 결합 높이 1.10 Max.
     

  • CABLINE®-CA II PLUS
    CABLINE-CA_II_PLUS_2.jpg
    0.4mm 피치, 수평 결합 타입, 풀 실드, 메카니컬 록 포함, 고속 전송 대응(20 Gbps/lane), 결합 높이 1.20 Max.
     

  • CABLINE®-CA
    CABLINE-CA.jpg
    0.4mm 피치, 수평 결합 타입, 메카니컬 록 포함(결합 높이:1.10mm max.)

     

  • CABLINE®-CAL
    CABLINE-CAL.jpg
    0.4mm 피치, 수평 결합 타입, 메카니컬 록 포함(결합 높이: 0.8mm max.)


FPC/FFC 커넥터

  • EVAFLEX® 5-HD
    evaflex_5-hd.jpg
    0.5mm 피치, 수평 결합 타입, 풀 실드, 고속 전송 대응, 자동 잠금
     

기판 대 기판(FPC) 커넥터

  • NOVASTACK® 35-HDN
    novastack_35-hdn.jpg
    0.35mm 피치, 풀 실드 공간 절약 디자인, 콜슨 재료를 사용한 단자에 의한 전원 공급 가능, 결합 높이 0.7mm
     

  • NOVASTACK® 35-HDP
    NOVASTACK_35-HDP.jpg
    0.35mm 피치, 고속 전송 지원(20+Gbps/lane) 풀 실드 구조 전원 단자 포함, 결합 높이 0.7mm
    규격 표준 USB Type-C I/O 커넥터