關于USBTypeC技術、應用和產業(yè)鏈的最強解讀

2016-10-12  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

文章來自招商電子鄢凡團隊,感謝原作者付出,如轉載不當,請及時聯(lián)系后臺,謝謝。

自從可以搭配PD的USB Type C問世以來,這種正反可插的接口標準正在利用其幾大特點,摩拳擦掌想統(tǒng)一接口市場,并對快速充電和音頻接口進行替換。本文將對USB Type C的各個方面進行深入剖析:

什么是USB Type C

USB Type-C一種電子設備接口標準,也叫USB-C,是USB Type-A/B的升級版本。2014年8月,USBIF發(fā)布USB Type-C接口1.0標準,為業(yè)界制定了下一代USB接口的標準規(guī)范。相比于USB Type A/B,USB Type-C擁有顯著的技術優(yōu)勢,加之產業(yè)巨頭力挺形成的產業(yè)鏈和生態(tài)鏈,開始逐步統(tǒng)一電子設備接口。

USBType-C接口具有六大優(yōu)勢:

1)全功能:同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻和充電,奠定高速數(shù)據(jù)、數(shù)字音頻、高清視頻、快速充電、多設備共用基礎,一根線可代替以前多根線纜;

2)正反插:與蘋果Lighting接口類似,端口正面反面相同,支持正反插;

3)雙向傳輸:數(shù)據(jù)、電力可實現(xiàn)雙向傳輸;

4)向下兼容:通過轉接器,能兼容USB Type A、Micro B等接口;

5)小尺寸:接口尺寸為8.3mm X 2.5mm,約為USB-A接口1/3;

6)高速率:兼容USB 3.1協(xié)議的可支持高達10Gb/s數(shù)據(jù)傳輸。

高速率的數(shù)據(jù)傳輸對信號與電源完整性要求更為嚴格,因此就對線纜企業(yè)在生產制作過程中提出了新的要求。為了能同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)、音視頻和充電功能合一,USB Type-C增加了8條價格高昂的高頻同軸線,這讓部分應用的線纜造價比一般類型高數(shù)倍。Type-C不僅在技術上對線纜以及連接器企業(yè)提出了要求,同時推動了行業(yè)的整合調整,線纜以及連接器企業(yè)需要及時在整體技術上得到突破,才能不被淘汰。

根據(jù)IHS Technology的報告預測,USB-Type C接口使用量最大的市場將集中在智能手機、平板和筆記本電腦上,現(xiàn)在被USB覆蓋的所有領域都可用USB-Type C取代。從產業(yè)鏈自上而下看,USB協(xié)會、標準制定、接口芯片、代工廠和消費終端的業(yè)界巨頭都不遺余力推進USB-C的普及。

·接口芯片:TI、NXP、Cypress、Analogix等多家芯片廠商都已發(fā)布了多款集高速數(shù)據(jù)傳輸、充電和視頻于一體的接口芯片。

· 連接器/線纜廠商:立訊精密作為全球最大的連接器廠商,積極參與到相關標準制定中,并且將是相關設備代工的最重要廠商;鴻海、正崴等連接器巨頭也不斷布局相關業(yè)務。

· 終端廠商:蘋果和谷歌最早在筆記本平板電腦上使用Type-C接口,預計后續(xù)機型也將開始使用新的接口。Intel也開始在軟硬件兩端著手準備用USB Type-C取代3.5mm模擬音頻接口。在數(shù)據(jù)存儲、顯示、快速充電、擴展塢等其他應用方面,都已經有很多USB-C接口的產品上市。

·系統(tǒng)平臺:蘋果OS、谷歌Android和微軟WP平臺最新版本均原生支持Type-C。

USBType C的應用方向及市場規(guī)模

 

USB Type-C是一個大生態(tài),他的出現(xiàn)可以變革很多領域的連接方式,具體分為以下幾個方面:

 

1、平板和輕薄型筆記本是USB Type-C的最早應用。

 

2014年USB Type-C標準推出后,最先在14年底應用在Nokia N1平板,隨后15年初在谷歌Chromebook Pixel上,但真正為大眾所熟知,則是借助蘋果超薄款Macbook的普及。USB Type-C與輕薄型筆記本完美結合,并且逐漸向普通筆記本和臺式機擴散。

 

2、智能手機是USB Type-C最主要的市場和增長驅動力。

 

2015以來,Type-C從最早4月份的樂視手機,到16年逐漸出現(xiàn)在主流智能手機品牌的高端旗艦機型中,華為P9和榮耀V8、三星Galaxy Note 7、小米5、樂視樂Max、LG G5、魅族、HTC 10等安卓主力廠商的旗艦機型紛紛使用USB-C代替目前的USB Micro B。從高端到低端逐級滲透,是Type-C在智能手機中的發(fā)展路線。目前,市場上新發(fā)布的主流旗艦機型,已全面開始使用USB Type-C接口。

3、數(shù)字耳機將是USB Type-C在可穿戴應用的突破口。

 

飛利浦、樂視等廠商已經推出Type-C接口的數(shù)字耳機。在數(shù)字流媒體市場快速發(fā)展的環(huán)境下,手機端取消3.5mm模擬音頻接口是大趨勢。從高清無損音源到音頻處理電路,再到音頻輸出設備,一場數(shù)字音頻的變革勢在必行。數(shù)字耳機、智能耳機將會有巨大的市場空間。

4、USBType-C將是VR/AR設備連接的最終解決方案。

 

USB-C集高速數(shù)據(jù)、快速充電、音視頻于一體,最適合VR/AR設備高清、大帶寬、低延遲和人機交互的VR/AR需求,將是VR/AR設備與PC和手機連接的最終解決方案。同時,最新款的平板電視也開始導入全功能Type-C,實現(xiàn)接口統(tǒng)一。

 

其他,在汽車及泛物聯(lián)網(wǎng)終端中,Type-C亦將是重要的接口選擇。

圖7,USB Type C的大生態(tài)

 

據(jù)IHS預測,不考慮線纜等附件,到2019年將出貨約20億帶有USB-C接口的設備,CAGR高達231%。

電腦及外設

PC端于2015年最先采用Type-C方案,包括筆記本、臺式機在內的滲透率在2019年有望達到80%;

無線產品

包括智能手機和平板電腦在內的無線產品將于今年開始放量并快速增長,預計到2019年滲透率將達到50%;

其他消費電子

平板電視、機頂盒、播放器、AR/VR等今年開始有Type-C接口設備問世,到2019年預計滲透率可達到30%。

汽車

汽車應用進度稍慢,需要等到2017年才會有相關產品問世,并且在2019年占據(jù)20%以上市場份額;

其一、現(xiàn)在所有使用USB接口的地方都可以使用Type-C代替;其二,根據(jù)對充電速度、數(shù)據(jù)傳輸速度、視頻兼容等需求的不一樣,連接線/接口解決方案價格區(qū)間較大,兼容USB3.1、PD和Display Alt Mode等全協(xié)議的解決方案可以是普通Type-C的10倍;其三,在產品過渡期會有大量的轉接線需求,以兼容各類不同格式的老產品;其四,衍生應用多,例如3.5mm接口取消后,就會催化智能數(shù)字音頻市場,并且將來還會增加如VR/AR等很多新的應用場景等。

此外,Type-C變革將引發(fā)一系列聯(lián)動需求。

例如,3.5mm模擬音頻接口取消后,使用Type-C傳輸數(shù)字音頻,將有利于防水性設計;同時,主板上音頻處理芯片外移,會減少手機PCB板面積、成本和功耗,帶來外置音頻轉換附件、數(shù)字耳機以及電池容量的增量機會;聽音樂時同時無法充電,又會催生無線充電和快速充電的需求。多線合一也給高清顯示,VR/AR的應用帶來更廣闊空間。

 

我們依據(jù)IHS對Type-C設備的分類,根據(jù)最新行業(yè)信息對其滲透率預測略作修正,結合目前出廠價格和未來變化趨勢,分別對無線設備(手機和平板)、電腦及外設、消費電子和汽車等應用做出估算。2016到2020年,僅考慮接口和線纜部分,USB Type-C市場規(guī)模分別為32/135/305/502/669億元,如果將衍生的數(shù)字智能耳機等考慮在內,則總規(guī)模將超過千億。

 

智能手機對于寬帶無線通信、圖像處理等多方面的需求導致實際耗電呈指數(shù)增長。未來5G通信帶寬將比4G增加10倍,4K/8K等高清視頻技術逐漸應用,CPU、GPU等運算電路處理能力不斷增強,這一切都將導致智能手機整體能耗需求將成指數(shù)增長。

電池容量呈線性緩慢增長,能耗需求缺口逐漸拉大。電池技術遲遲無法突破,成為終端使用的最大瓶頸。電池容量增長緩慢,每年線性提升約15%,而能耗則是呈指數(shù)增長,能耗需求與電池性能的差距愈發(fā)明顯。電池性能曲線將與能耗需求曲線嚴重脫軌,提高充電速度成為電池續(xù)航的關鍵解決方案,快速充電已成為市場競爭熱點。

因此快速充電技術將成為手機標配。

 

在電池容量無法迅速取得突破,手機用電量又飛速增長的前提下,快速充電技術普及尤為必要。中國信息通信研究院對快速充電的定義是:30分鐘充電進入電池的平均電流大于3A或者30分鐘充電電量大于60%。常見快速充電技術可分為兩種:

高壓快充:通過提高電源適配器輸出電壓來提高終端充電功率和速率

低壓快充:通過提高電源適配器輸出電流來提高終端充電功率和速率

快速充電系統(tǒng)包括快充標準,快充電源適配器,接口E-marker芯片,線纜,手機芯片,電池等多個部分。各部分都必須針對不同標準專門設計,才能實現(xiàn)快充功能,并且保證充電安全。

快充適配器

需要專門適配器將交流電降為所用快充協(xié)議規(guī)定的電壓電流,并提供足夠安全保證

·快充線纜

需要能承載5A甚至更高的大電流,并且搭載接口芯片做識別、認證和保護

·手機芯片

對電源管理IC和處理器提出更高要求,支持在手機軟件界面充電類型選擇和保護

·快充電池

使用專門的快速充電電芯,充電倍率(充電電流/電池電量)至少在1.5C以上。目前市場上快充手機電池絕大部分都使用ATL電芯。

 

而對于快速充電現(xiàn)狀,目前標準眾多,亟待統(tǒng)一

 

(1)市場快速充電標準眾多

 

快速充電各家跑馬圈地,標準不一。

市場主流快速充電標準有高通Quick Charge方案,聯(lián)發(fā)科Pump Express和OPPO VOOC方案等,華為和三星也有自己的快充方案。

(2)低壓快充:聯(lián)發(fā)科PumpExpress3.0和OPPO VOOC

聯(lián)發(fā)科Pump Express3.0和OPPO VOOC采用低壓大電流快充方法。

聯(lián)發(fā)科之前發(fā)布的Pump Express 1.0和2.0版本是高壓快充路線,從Pump Express 3.0開始移到低壓快充上來。在低電壓下為了達到快速充電需要使用比較大的電流,充電線纜需要經過專門設計以承載大電流。PE3.0也是市場上首款采用USB Type-C/PD接口協(xié)議的低壓直充方案。OPPO VOOC則采用恒定5V@4/4.5/5A標準提供高達20~25W功率。

低壓快充技術充電效率高達95%以上。

PE3.0快充方案僅需20分鐘就能將手機電池從0充到70%。對于同樣容量電池,使高通Quick Charge 3.0技術的小米Mi5需要40分鐘,沒有使用快充技術的iPhone 6 Plus需要1小時40分鐘。相比PE 2.0,PE 3.0的功耗降低了50%,效率可提升至95%。效率大幅提升意味著即使使用大功率充電,充電器和手機發(fā)熱也極為有限。PE 3.0快充技術將集成于聯(lián)發(fā)科Helio P20及之后版本的處理器中,終端產品將于2016年末上市。

(3)高壓快充:高通Quick Charge為代表

高通QuickCharge采用高壓快充標準。得益于在手機處理器端的統(tǒng)治級地位,目前有超過100種智能手機都采用高通Quick Charge的方案,現(xiàn)已發(fā)展到QC3.0。QC3.0采用高壓快充技術,通過3.6~20V動態(tài)可調節(jié)電壓和最大3A電流以實現(xiàn)最大36 W充電功率。同時,QC 3.0采用了最佳電壓智慧協(xié)商(INOV)技術,可讓受電裝置自行判斷,以最適合的功率級別進行充電,將能源轉換效率最大化。

 

QuickCharge標準兼容USB Type-C接口。高壓快充的方案使得用普通線纜就可以滿足充電要求。但由于充電技術的不同,總體效率和充電速度比聯(lián)發(fā)科的低壓快充方案要低一些。Quick Charge 3.0效率較第二代提升最高達38%,并有額外的機制用以保護電池壽命周期。此外,若與高通技術公司最新、最先進的并聯(lián)充電模組同時使用,Quick Charge 3.0能較第二代提升最高達27%的快速充電速度,或者減少最高達45%的功率耗損,且比Quick Charge 1.0充電速度快2倍。

 

USB PD將借助USB Type-C統(tǒng)一快速充電標準

 

 

(1)低壓快充技術將成為主流快速充電方式

國產手機增長迅猛,取得話語權。隨著華為、OPPO、Vivo等國產手機廠商在全球份額不斷擴大,中國廠商產業(yè)鏈整合能力提升,將可以取得快速充電市場的主導權。相比高壓快充方式,低壓大電流在實現(xiàn)同樣功率下效率更高,充電器和手機發(fā)熱更少,將占據(jù)市場主流。

 

而USB Type-C將是USB PD最佳選擇

 

USB Power Delivery是USB開發(fā)者聯(lián)盟在智能手機的USBBatteryCharge標準之后提出的最新的電力傳輸標準,目前已發(fā)展到USB PD 3.0標準,具有以下特點:

·充電功率提升,在現(xiàn)有USB標準上,提高電力傳輸能力到100W;

·充電方向靈活,電力傳輸方向不固定,充電受電設備可以指定;

·在多外設之間優(yōu)化電力傳輸;

·智能充電管理;

·允許低功率充電;

USBPD傳輸電流能力大幅增強。目前主流智能手機使用的充電接口和數(shù)據(jù)線基于Micro USB,不能承載過大的電流。USB Type C接口的觸點數(shù)量數(shù)倍于Micro USB接口,這就使得它能承受的電流強度大大增加,適合快速充電技術應用。同時Type C接口芯片中加入了互相識別的E-marker芯片,可自動識別充受電設備,確保充電安全,并且支持雙向充電。

圖23.USB充電標準的發(fā)展

 

USBType-C與USB PD協(xié)議共生,有望統(tǒng)一快速充電標準。USB PD可兼容5V/12V/20V不同充電電壓和1.5A/2A/3A/5A不同充電電流,最大支持高達100W充電功率。同時,USB PD可以將電源線和信號線整合至同一條線纜內。除了能夠給手機、平板等移動設備充電外,還可給筆記本等以前無法通過USB充電的設備快速充電。USB PD設定了10W、18W、36W、60W、100W五級充電規(guī)格,不僅充電功率強悍,更可以實現(xiàn)雙向充電。

 

功率提升需要接口芯片保證安全性。

 

由于USB Type-C搭配USB PD可實現(xiàn)高達100W的充電功率,在高壓大電流下,確保安全性尤為重要。USB Type-C會在設備接口芯片中實現(xiàn)界面、線材、終端設備的交互授權與認證機制,確認終端可接受的電力傳輸模式。與終端設備互連時,可以由用戶決定是否以對應最高功率進行電力傳輸,增加設備使用安全意識。

 

多家公司都已經發(fā)布了不同種類的接口控制芯,有TI、Cypress、Lattice、Analogix、Dialog、Parade,Fairchild,成繹半導體,臺灣鈺創(chuàng),VLI,羽博等。Oppo和華為手機使用TI接口芯片做握手通訊和電源管理。在CES 2016上,賽普拉斯推出了全球首款雙端口USB Type-C PD控制器EZ-PD CCG4。該控制器集成ARM Cortex-M0處理器、128KB閃存、兩個供電場效應晶體管和四個為系統(tǒng)提供過壓和過流保護的模數(shù)轉換器,可用于存儲雙固件映像,從而實現(xiàn)無故障安全引導,提高系統(tǒng)的可靠性。

 

 

圖27,硅谷數(shù)模推出ANX系列USB Type C接口芯片支持多種通訊協(xié)議

 

USB Type C對音頻的變革

 

在開頭我們提到,蘋果公司在iPhone 7中取消3.5mm模擬音頻接口,直接使用Lighting接口傳輸數(shù)字音頻是大概率事件。Android陣營將緊跟蘋果的腳步,使用USB Type-C接口傳輸音頻。這將直接掀起一場智能手機的接口革命,并且引發(fā)一系列創(chuàng)新。

 

音頻系統(tǒng)具有短板效應,為了高保真的重現(xiàn)聲音信號,需要同時在音源、音頻處理和音頻輸出端做出改進。數(shù)字音頻市場的快速發(fā)展解決了高清、無損音源的問題,音頻處理和音頻輸出端也需要同步改善。這種情況下,數(shù)字音頻應潮流而生。安卓蘋果兩大陣營將使用Type-C/Lighting取代3.5mm模擬音頻接口,數(shù)字耳機和音頻設備直接受益。

首先,3.5mm模擬音頻接口已成手機輕薄化的設計瓶頸

 

電子設備更輕更薄的需求,以及市場對數(shù)字高清音頻、高保真(HiFi)音樂的追求,將促使廠商在音頻輸出端取消已經使用多年的3.5mm模擬音頻接口,采用數(shù)字音頻接口。

模擬音頻接口屬于TRS接口家族,本質是同軸電纜傳輸,常見的三段式接口為TRS端子,四段式為TRRS端子。在接口尺寸方面,1/4英寸(6.35mm)、1/8英寸(3.5mm)和3/32(2.5mm)這三種應用的最多。其中用于高端音響上的6.35mm接口從1878年開始應用至今,已經有近130年的歷史。

 

圖28,TRS音頻模擬接口家族

 

其次,手機內部復雜電磁環(huán)境不適合高質量模擬音頻處理

 

音頻處理系統(tǒng)可分為音源、音頻處理和音頻輸出三部分:

 

·音源:無損音頻將成市場主流

·音頻處理:編碼解碼器(Codec)和放大器;Codec用于提供足夠精度和速度的編解碼能力,核心是數(shù)模轉換器;放大器用于將解碼后的模擬信號放大到足夠功率以驅動輸出端不同負載;

·音頻輸出:有線、無線耳機,揚聲器、音箱等

圖29 音頻系統(tǒng)的組成

 

目前手機和其他電子設備內部處理的都是模擬音頻信號,原始音頻信號經過內部解碼器解碼后轉為模擬信號,再經過放大或者直接輸出到3.5mm接口。但是手機內部要同時處理射頻、模擬和數(shù)字多種信號,電磁環(huán)境復雜。音頻信號是高精度小信號,很容易受到干擾產生失真,再經過PCB板和3.5mm接口又會產生功率損耗,最終影響輸出音質。

 

 

第三,蘋果和安卓乏力,告別3.5mm接口

 

取消3.5mm音頻接口的實現(xiàn)主要在于將原本位于手機內部的編碼解碼器和放大器等音頻處理芯片轉移到Lighting或者Type-C接口、線控或者耳機腔體中。如果直接采用未解碼的數(shù)字音頻信號從數(shù)據(jù)接口輸出,在手機外部完成解碼和放大,則可以減少失真,帶來較高隔離度。隨著集成電路工藝的進步,SoC、SIP技術的發(fā)展,音頻芯片的面積和功耗不斷減小,在技術上也支持將芯片從手機主板移出到耳機中。

 

 

蘋果陣營

 

CirrusLogic已為MFiLighting耳機提供開發(fā)套件。蘋果的音頻解碼芯片獨家供應商Cirrus Logic已于2016年6月30日宣布推出基于蘋果官方認證的MFi耳機開發(fā)套件,協(xié)助OEM廠商快速開發(fā)出Lighting接口的數(shù)字耳機。與iPhone 6s相比,新的方案將原來位于手機主板上的音頻處理芯片轉移到Lighting接口耳機線控中,在手機中實現(xiàn)全數(shù)字音頻,有效減少內部信號的干擾和衰減從而提升音質。同時,數(shù)字接口賦予音頻更多的功能,比如搜集用戶聽音樂的風格和習慣數(shù)據(jù),與iOS平臺App結合,實現(xiàn)數(shù)字均衡調音等。

 

圖32,CirrusLogic已為MFiLighting耳機提供開發(fā)套件

 

數(shù)字耳機根據(jù)外置音頻處理芯片位置的不同,在具體實現(xiàn)上有4種方式:

·Type-C/Lighting接口:適合較小面積芯片,易于防水設計

·耳機線控:Cirrus Logic MFi方案,可方便與線控功能集成

·耳機腔體:適合頭戴式耳機,具有較大空間,距離發(fā)生單元最近,處理效果最好

·音頻Dongle:外置聲卡,臺式機時代音樂發(fā)燒友使用過,Type-C/Lighting轉3.5mm附件,很可能作為iPhone 7隨機配件。

 

安卓陣營

 

樂視發(fā)布Type-C數(shù)字接口CDLA手機。作為Android陣營一員,樂視于2016年4月發(fā)布了全球第一款取消3.5mm接口,直接使用Type-C傳輸音頻的CDLA手機。

 

 

第四,產業(yè)巨頭支持數(shù)字音頻變革

 

·谷歌:2014年從安卓5.0操作系統(tǒng)開始就支持USB音頻輸出

·蘋果:預計從iPhone 7開始取消3.5mm接口,使用Lighting和藍牙直傳數(shù)字音頻

·英特爾:2016年4月,Intel在IDF 16信息技術峰會上展示了USB-C耳機插孔設計,用于取代傳統(tǒng)的3.5mm耳機插孔,希望通過采用USB-C接口促進模擬音頻向數(shù)字音頻的轉變

·Cirrus Logic:2016年6月30日,蘋果音頻芯片供應商Cirrus Logic發(fā)布MFi Lighting耳機開發(fā)套件

·Conexant:2016年6月29日發(fā)布業(yè)內第一款USB Type-C單芯片音頻解決方案CX20888,并且?guī)е鲃咏翟牍δ?為5mmx 5mm x 0.5mm 81Pin BGA封裝。

 

 

USBType C帶來便捷的高清視頻一體化方案

 

USBType-C可同時兼容等多種視頻標準。USB Type-C通過交替模式(Alternate Mode)提供兼容Display Port、SuperMHL、HDMI、VGA等信號的功能。英特爾在第三代Thunderbolt接口標準中全面兼容USB Type-C,可實現(xiàn)雙4k視頻傳輸,傳送速率高達40Gbps。

 

圖35,Type C對Display port和Thunderbolt的兼容

 

顯示器,平板電視到VR/AR是Type-C在視頻應用的滲透路線。USB Type-C在顯示方面的滲透已經從LCD顯示器開始,并且逐步向平板電視和其他顯示設備推進。宏碁已經推出了業(yè)內首款Type-C顯示器R1,集視頻和充電于一身,厚度僅7mm。華碩也推出了使用UBS Type-C的便攜式顯示器MB169C+。

 

 

USB Type-C將成為VR/AR與主機連接的主流技術

 

輕便性是VR/AR頭戴式設備的重要需求。Oculus和HTC Vive使用三至四根線纜連接PC和VR設備,嚴重影響用戶體驗。LG 360 VR只需一根USB Type-C線纜,就可實現(xiàn)所有功能,讓使用更輕巧,更便攜。除了減少連接,高分辨率和刷新率也是VR進一步的發(fā)展趨勢,Type-C支持高清視屏傳輸,DisplayPort Alt Mode有高達20Gbps的帶寬,使得在低功耗的前提下,可以支持全高清、3D、4K超高清和全屏幕輸出,以及更高的分辨率和刷新率。VR/AR設備使用的Type-C線纜都是全功能高品質線纜,同時集成快充和音視頻功能,代表了消費電子的最高要求,成本將是一般手機線纜的數(shù)倍。

 

USB Type C產業(yè)鏈分析

 

從產業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看,最受益的即是:

(1)Type-C連接器/線纜廠商。

如我們上文分析,因為技術標準提高和制造工藝提升,不同功能Type-C線纜價格數(shù)倍甚至數(shù)十倍于普通Mirco B線纜,隨著接口統(tǒng)一趨勢的形成,兼容快充、高速數(shù)據(jù)傳輸、視頻轉換等多種功能的高端Type-C線纜放量會更顯著,接口統(tǒng)一同時也帶來了巨大的轉接線市場空間,以及衍生的智能音頻和視頻的機會,市場潛在規(guī)模接近千億。

另一方面,Type-C的技術門檻遠高于普通線纜,市場集中度會顯著提升。尤其是支持3A以上快充、USB 3.1等的快充高速數(shù)據(jù)線,其線材有特殊要求、另外需要集成接口控制芯片,導致能做的廠商非常少。但普通的3A以下充電、USB2.0低速傳輸?shù)腡ype-C因只需要普通線材并且不需要集成接口芯片其門檻相對低,但價格也在10塊以內了。

總體來講,線纜的制造難度要高于端子,目前能夠自制高端Type-C線纜的廠商僅有立訊、鴻海、正崴、住友等,而具備端子制造能力的廠商有幾十家,具備線纜、端子及組裝一體化的廠商更少,這就意味能參與中高端市場的廠商的業(yè)績彈性未來會比較可觀。

我們了解到,立訊精密具備高端線纜及端子一體化制造能力,是唯一一家在USB IF標準制定階段參與的大陸連接器廠商,當前全面參與了蘋果以及非蘋果主要品牌的Type-C供應體系,包括三星、華為、小米、樂視等等,亦參與了OPPO/VIVO等定制快充方案,累計占據(jù)當前全球Type-C連接器/線纜超過40%以上份額,是整個type-C產業(yè)鏈最受益彈性最大的公司,其Type-C主要對手包括鴻海、正葳、JAE等等。

 

(2)快速充電產業(yè)鏈

我們在前文已經詳盡分析快充產業(yè)鏈的技術和市場,當前手機市場的絕大部分Type-C手機還不是真正意義上的快充,未來還存在非常大的滲透空間。在諸多技術路線中,手機的快充趨勢應該是低壓升流方案,也即朝5V2A->5V3A->5V5A/4.5A->5V5A+的技術路線進化,這種方案不需要使用專用的升壓芯片、發(fā)熱小,只需使用專用線材和握手芯片即可,從OPPO R9“充電5分鐘,打電話2小時”的認可可見一斑,我們相信后續(xù)更多手機廠商會加入到5V5A及5V5A+的市場上來。在電腦、電視端,則會更多使用USB PD來支持高壓高流方案。Ti,Cypress, NXP等諸多芯片廠商亦已推出相應的融合電源管理和Type-C的芯片解決方案出來。我們了解到在連接器線環(huán)節(jié),立訊精密已經參與了目前最主要的幾家大電流快充手機廠商的主力供應鏈。

除了連接線和芯片之外,快充系統(tǒng)還需要快充電源適配器和電池/電源管理系統(tǒng)等的支持。在適配器環(huán)節(jié),因為要在體積不變的情況下,通過升流或升壓形式來提高輸出功率,對適配器的要求有進一步提升,快充適配器是普通適配器價格的幾倍。我們亦了解到,順絡電子經過多年研發(fā)在小功率平面變壓器TPP領域獲得突破,平面變壓器高頻,低造型,高度很小而工作頻率很高,非常適用于快充變壓器,其已經規(guī)劃較大產能的變壓器自動化產線,并已經給國內知名手機廠商提供了快充平面變壓器方案,公司的功率電感亦能應用于適配器中。此外,艾華集團的高分子固態(tài)鋁電解電容器是快速充電適配器標配元件,在華為等手機充電器中大規(guī)模使用,高分子固態(tài)鋁電解電容相比傳統(tǒng)鋁電解電容更耐高壓,壽命更長,其是國內固態(tài)電解電容工藝最好的廠商之一。另外,對于電池部分,因為快充充電電流增大,其對電池Pack以及BMS電源管理模塊提出新的要求,尤其是BMS模塊上需要加入專用的過流保護功能,在國內相關受益標的包括欣旺達和德賽電池,而對于快充電芯,ATL占據(jù)主要市場份額,目前已經可以提供高達5C充電倍率電芯。

 

(3)智能數(shù)字音頻產業(yè)鏈

我們前文分析了取消3.5mm接口以及未來數(shù)字音頻升級的趨勢。對輕薄化、無損音樂、降噪、運動傳感、防水等的訴求催生了這一市場,尤其是智能數(shù)字耳機和轉接頭的潛在市場容量相對傳統(tǒng)耳機會增加數(shù)倍。

耳機及轉接頭最為受益的是同時具備聲學和Type-C連接器能力的公司。立訊精密是Type-C連接器/線纜的龍頭,并通過投資美律美特具備了發(fā)聲單元和耳機制造經驗,是目前市場上唯一具備Type-C接口耳機垂直整合能力的公司,公司當前為已經取消3.5mm接口的樂視手機提供了全套解決方案,并將會參與到未來知名國際大客戶的數(shù)字耳機及轉接頭創(chuàng)新中,潛在業(yè)績彈性非常大。另外,歌爾聲學是美資大客戶的耳機主力供應商,其在聲學及耳機積累多年,亦在投入Type-C/Lightning接口配套技術的研發(fā),亦是未來大客戶數(shù)字耳機的主力供應商,能夠分享單價提升帶來的增長,歌爾當前還是Oculus VR和PS VR的獨家供應商,亦會受益未來的高清視頻趨勢。另一聲學巨頭瑞聲科技亦已推出了相應的Type-C/Lighting耳機產品。

此外,在音頻芯片環(huán)節(jié),蘋果獨家音頻芯片供應商CirrusLogic搶得先機。CirrusLogic已經發(fā)布了MFiLighting數(shù)字耳機解決方案,并且將是未來蘋果數(shù)字耳機及轉接方案的獨家音頻芯片廠商,受益非常顯著,其他傳統(tǒng)音頻芯片巨頭TI BB、ESS、Philips等也會推出面積功耗優(yōu)化后的芯片方案以適應數(shù)字耳機放量需求。

 

(4)接口芯片

芯片環(huán)節(jié),TI、NXP、Cypress、Via、Dialog在快充芯片占據(jù)統(tǒng)治地位。TI基于在電源管理方面的優(yōu)勢,推出多款USB PD芯片已用于主流手機廠商。NXP則提供Wall-to-Battery(墻上快充插座到設備電池)整體快充解決方案。硅谷數(shù)模(Analogix)和萊迪思半導體(Lattice)在Type-C視頻芯片方面各有優(yōu)勢。Analogix推出SlimPort接口芯片,主要用于Type-C Display Port AltMode;而萊迪思借助已收購的公司硅映(SiliconImage)在視頻方面深厚積累,力推Type-C AltMode傳輸MHL和superMHL方案。萊迪思已發(fā)布全球首款Type-C接口同時支持4K 60fps RGB/4:4:4視頻以及USB 3.1 Gen 1或Gen 2數(shù)據(jù)的superMHL解決方案。

根據(jù)上述分析,我們整理了海內外Type-C供應鏈的相關上市公司個股,如下所示:

寫在最后

無疑,每一項新技術的出現(xiàn),都會引致產業(yè)鏈的一次變革和帶來一波紅利,在最近幾年,由于中國產業(yè)鏈的快速推進,讓中國企業(yè)能夠在技術變革中分得一杯羹,這在以前是很難想象得到的,但為了更好的服務國內外的高端客戶,成為高端供應商,對于中國企業(yè)來說還有很長的路要走,希望在USB Type C的供應上,別再出現(xiàn)太多“華強北造”現(xiàn)象。

 

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