
随着苹果正式于今年九月推出iPhone 15系列手机,其所换上的 USB-C 接口,亦成为了外界最为关注的焦点。
虽然说iPhone系列手机从Lightning接头换成USB-C接口,很大一部份原因来自于欧盟对3C产品的环保要求和舆论压力,但实际上已经成为市场标准的USB-C端口,对于大多数消费者来说,无论是在挑选线材或连接手机周边上,确实都变得更加友善且便利。
只不过,即便 USB-C 接口已经在 3C 产品领域通行许久,可是关于它的争议却从来没有停歇过。 无论是各家厂商对于 USB-C 线材功能的实作,或者是官方认证制度、传输速度等等差异,各种混乱的情况使 USB-C 接头在现实生活中,似乎变成了一种「没有标准的标准」,甚至于为消费者带来许多误解。
因此趁着iPhone 15系列手机正式发售之际,我们特别以USB-C为主题,带来一篇有助于读者厘清相关观念的特别企划,除了希望能为消费者于未来挑选iPhone 15系列产品的充电线、数据传输线时,有助于入手到适合的产品外,更可以将观念扩及所有使用USB-C接口的产品,对USB-C规格有正确的认识。
为什么 USB-C 规格乱糟糟?
在开始解释关于 USB-C 接口的各种疑虑之前,或许是时候先来反思,为什么所有跟 USB-C 扯上关系的东西,经常是一团混乱,而且没有人试图解决这些容易误导或让消费者感到疑惑的问题。
外观一样但内涵不同
消费者对 USB-C 线材最常遇见的问题,在于它们的外观看起来都一样,但是却常常不通用。
以笔者自己曾经遇到的经验,有时某一条USB-C传输线,虽然可以用来为手机进行充电,同时也可以连接上电脑并传输数据,但是若换成另一条USB-C传输线,就变成只能够帮手机充电,无法接上电脑传输任何资料。 即便以上提到的这两条传输线,其中一端都是 USB Type-A,而另一端都是 USB-C,外观长得一模一样,但功能方面却有着极大的差别。
又或者在某些时候,我们可以通过 USB-C 接口,将某支手机的画面通过线材投放到外接屏幕上,当换成另一台同样具备 USB-C 接口的手机,也没有更换线材的状况下,却怎么样都无法成功输出画面,让人感到相当困惑。
标示不清且难以辨认
除了相同外观但功能实作方面造成的差异,造成消费者在实际应用时的混乱之外,USB-C线材的标示不够清楚与明白,更使得情况进一步恶化,但这或许也是因为 USB-C 规格太过普及所导致。
举例来说,几乎每一条HDMI线,贩售时都会标注它所支持的HDMI版本,例如HDMI 1.2、1.4、2.0或2.1,并且压印于包装盒上;另外像是RJ-45网络线,通常也会在线材的蒙皮上,标注其为Cat.5、Cat.5e或Cat.6规格,方便消费者直接进行识别。
但是,我们若随便拿起身边任何一条USB传输线,无论其是否采用了USB-C接头,事实上都看不见任何标注,不仅是购买手机时厂商随附的充电线如此,就连市面上贩售的大多数线材也都一样,这就造成消费者无法直观明白,究竟这条传输线的资料速度有多快? 充电最大瓦数为何? 同时又支持了哪些功能?



盲点 1:USB-C 是“外观形式”还是“功能标准”?
造成USB-C规格一团混乱最为关键的问题点,在于很多消费者其实并不理解,事实上USB-C接口本身,仅仅是一种外观形式的规格,并不包含其所支持的功能与内容。
虽然过往USB Type-A接口有着长方形的对称造型,但由于设计上的失误,使它必须遵循一定的方向才能进行插入,进而造成消费者困扰,这让正反皆可插的USB-C接口获得青睐,最终得到普及并成为了主流。
例如在笔记本电脑领域,拥有USB-C接口几乎已经成了标配,甚至于有不少轻薄笔记本,只提供了USB-C插孔给予使用,彻底抛弃过往的USB Type-A; 就连一些小型电器产品,例如随身风扇或移动电源等,也都换上了 USB-C 接口。
无论高端或低端产品皆用上 USB-C 的后果,就是让消费市场变得更加混乱,支持功能各异的接头、支持度有高有低的线材,使得 USB-C 这个单纯的「外观形式」规格变得不再单纯,持续混淆着你我。
USB-C 接口的定义
USB-C 的全称为 USB Type-C,相对于最通用的 USB Type-A,通常只会在打印机上看见的 USB Type-B,以及曾经盛极一时的 Micro USB 与 Mini USB,USB-C 是 USB 家族中,唯一一个「正反皆可插」的接口接口。
USB-C 的外观与形式定义由USB开发者论坛所设计,它的接口尺寸为8.3×2.5毫米,内部一共拥有24只引脚,平分为12只环绕于椭圆形连接埠的上排与下排,由于引脚本身的电气定义是对称的,无论通过哪个方向插入,皆可以被装置正确识别且提供相关功能。
换句话说,一旦电子产品制造商,无论手机、笔记本甚至于游戏主机厂商,当他们提及 USB-C 时,通常只是用以代表某个接口的「外观」长成什么样子。
USB-C 的加速普及
USB-C 接口最一开始随着USB 3.1标准共同推出,因此很多人都以为只要是采用USB-C接头的装置与线材,其传输速度皆可以支持到USB 3.1规格,也就是极限10Gbit/s,但实际上USB-C与USB 3.1标准之间并没有互相绑定的关系,甚至可以说USB-C跟任何功能标准之间,都没有绝对的支持关系。
虽然 USB-C 只是一种外观,这个说法听起来似乎有那么一点不符合寻常逻辑,并且跟大多消费者的经验法则相互违背,但这却是最正确的解释与定义。
USB-C 并不像 HDMI 接口那样,可以让多数人直观明白,只要在 HDMI 接口上HDMI 线材,就可以用来传输声音跟影像,也就是说「HDMI」这四个字母不只包含了外观定义,甚至还包含了功能方面的定义,而 USB-C 却始终只有外观定义,从来不包括其支持的功能与技术标准。



盲点 2:通过 USB-C 进行充电就是快充吗?
很多消费者都会将「手机支持快充」与「拥有 USB-C 充电孔」间联想在一起,然而事实上这两件事情却是一点关系也没有,但为什么我们经常有着这样的误解呢?
充电协议才是关键
遵循前面所提及的「USB-C 只是一种外观形式」这项大前提,手机是否支持快速充电的关键,其实并不在于装置是否选择了 USB-C 当成充电孔,而是充电器、手机和线材,这三者分别支持了哪些充电协议标准,以及可提供多大的充电电流,进而达成启动快充的条件。
在没有使用任何充电协议的情况下,手机通过USB连接口所获得的电流,将会是最为标准的5V、0.5A(USB 2.0)或5V、0.9A(USB 3.0)规格,而且无论哪一种充电器或USB端口、哪一条线材与哪一款手机,至少都能提供与获得2.5W或4.5W的基础充电能力。
当充电器的规格有所提升,USB线材就可以开始供应更大瓦数的电流给予装置,例如常见的10W、15W与18W,这也促成各大手机厂商开始导入自行研发的快充协议,将充电瓦数一路向上推进。
例如小米日前公开的 HyperCharge 快充技术,即可达到惊人的 300W,让通过USB 接口进行充电这件事情,看似没有任何极限,但同时也失去了行业共通的一致标准与规范。
USB Power Delivery
由于各家厂商在充电标准上各据山头,为了避免独占和消费者混淆,USB开发者论坛选择通过改版USB Power Delivery(USB-PD)规范,来因应手机需要的快充规格。
从USB-PD 2.0开始,充电接头的外观形式被定义为USB-C,换句话说,只有两端皆为USB-C接口的线材,才可以支持USB-PD 2.0及以上标准,然而不限接头形式的USB-PD 1.0却跟2.0标准一样,充电瓦数上限皆为100W。
接着改版的 USB-PD 3.0 虽然供电瓦数上限仍是 100W,但加入「可编程电源供应」(Programmable Power Supply,PPS)功能,在一定的范围之内兼容各家厂商的快充标准; 至于最新的USB-PD 3.1则将100W以内的供电强度归类为标准功率范围(Standard Power Range,SPR),并增加扩展功率范围至240W。
结论而言,采用USB-C接头的装置在USB-PD规范之下,若不考虑厂商个别的专属协议,最高将可支持48V、240W的充电速度,端看充电器、终端装置和线材是否支持,不过USB开发者论坛规定在60W以上充电功率时,其所搭配的USB-C线材至少得具备5安培以上容量,避免电流过大产生安全性问题。



盲点 3:USB-C 数据传输的速度到底有多快?
自USB开始设计与发展,至今已经超过了28年,于1996年正式推出的USB 1.0标准,速度仅有1.5Mbps,最为普及的USB 2.0版本则是480Mbps,逐渐成为主流的USB 3.2 Gen 2×2则可达到20Gbps。
那么 USB-C 的速度到底有多快呢? 同样延续「USB-C 只是一种外观形式」的主要概念,事实上 USB-C 接口所能达成的最高传输速度,将取决于设备本身所支持的标准,就如同 USB-C 的充电瓦数仰赖于 USB Power Delivery 规范, USB-C 的传输速度,自然就得视装置选择了哪一个 USB 版本规格。
关于 USB 的版本规格
虽然 USB 是我们日常生活中最常接触到的传输接口之一,但大多数人对它的了解并不深,可是至少在版本方面,我们过去还能简单厘清 USB 1.0、2.0 与 3.0 之间的区别,直到 USB 开发者论坛主动将一切搞得云里雾里。
主流的USB 2.0正式名称为Hi-Speed USB,传输速度达480Mbps,为最常见的USB速度规格,其USB Type-A接头颜色大多为白色; 而「曾经」被称为 USB 3.0 的USB 3.2 Gen 1标准,其传输速度为 5Gbps; 至于「曾经」被称为 USB 3.1 的 USB 3.2 Gen 2,其传输速度则来到 10Gbps; 另外 USB 3.2 Gen 2×2 标准,其速度再翻倍达到 20Gbps,而以上规格的 USB Type-A 接头原则上都是蓝色。
先不论为什么USB 3.0、3.1的命名莫名消失,通通升级成了USB 3.2,光是一个蓝色的USB Type-A接口,居然就有三种最高速度的区别,确实够让人头痛。 然而,当这些速度标准套用到没有颜色标注的USB-C接头时,现实情况就变成了以上四种速度规格,甚至于未来的USB4标准,通通都能以USB-C端口的形式呈现。
从2.0到4都有可能
由于USB-C外观形式在规范上兼容于USB 2.0,所以无论是USB-C接口或线材,它们所支持的经济数据传输速度,皆有可能是USB 2.0标准的480Mbps,当然也有可能是USB 3.2家族的5Gbps、10Gbps或20Gbps,以至于未来USB 4的40Gbps,端看装置上的USB-C接口本身支持了哪一个规格, 而线材也相应支持到哪一个速度标准。
此外,虽然USB标准皆具备向前兼容性,例如将USB 3.2 Gen 2×2规格的线材,一端插入电脑的USB 2.0端口,另一端插入支援USB 3.2 Gen 2的手机,虽然不会发生操作上的问题,但数据传输速度将被限制在最低那一方,以此例而言即是电脑上USB 2.0埠口的480Mbps,所以消费者唯有将装置上的连接端口规格与线材正确搭配, 才可以发挥理论上的最高传输速度。



盲点 4:每条 USB-C 线都能传输影像吗?
跟快速充电、数据传输并列三大USB-C终极疑惑的问题,莫过于到底需要达成什么样的条件,才可以通过USB-C端口传输影音内容,然而,若要讨论起这个问题的答案,情况确实比想象中还要复杂。
USB 的影像传输协议
在充电方面USB拥有Power Delivery规范,而在传输速度方面USB则有不同版本标准,例如USB 2.0、3.2等等,那么影像与声音传输呢? 当然也有,这就是所谓的 DisplayPort Alternate Mode,简称 DP Alt Mode,此外也有人称它为 DisplayPort 替代模式。
想要解释DP Alt Mode,当然就得先从 DisplayPort 下手。 作为与 HDMI 齐名的影音传输标准, 如今 DisplayPor t已经应用在许多地方,例如笔记本电脑、手机与显示器,虽然在电视产品上相对少见,但 DisplayPort 支持超高频宽的特色,使它成为了电脑玩家的首选规格,例如最新的 DisplayPort 2.0 规格即可支持高达 80Gbit/s 的传输速度。
从 VGA、DVI 影像界面演变而来的 DisplayPort,也拥有自己专属的传输界面,最常见的外观形式为缺角长方形,另外还有体积较小、接近正方形的 Mini DisplayPort。
然而在2014年,负责DisplayPort标准开发的视频电子标准协会(VESA)宣布,将让USB-C接口经由替代模式(Alternate Mode)的方式,纳入支持传输DisplayPort标准的影音讯号,希望进一步拓展使用情境,此即为DP Alt Mode。
线材与装置皆需支持
USB-C 的DP Alt Mode目前支持DisplayPort 1.2、1.4与2.0标准,考量到信号传输所需求的带宽,USB-C线材若要支持DPAlt Mode传输视频内容,至少要支持USB 3.2Gen 2标准,也就是10Gbps传输带宽以上规格。
此外,输出DisplayPort信号的装置,例如笔记本或手机的USB-C接口,亦要支持DP Alt Mode标准,才能搭配线材顺利将画面传输到拥有DisplayPort讯号输入的屏幕上。
受惠于USB标准在速度方面的提升,未来USB4将进一步整合并升级为DPAlt Mode 2.0,支持所有DisplayPort 2.0标准所具备的功能,输出最高16K画质影像讯号,十分惊人。
除了DP Alt Mode之外,USB-C接口其实也还有其他替代模式,也可以用于传输影音信号,例如MHL Alt Mode和HDMI Alt Mode,但这两个标准比起DP Alt Mode来得更为少见,所以此处就不加以深度讨论了。



盲点 5:USB-C 线材中的 E-marker 到底是什么?
在挑选 USB-C 线材时,许多消费者应该都听过「E-marker」这个名词,有些厂商甚至会将线材带有 E-marker 这件事情当成卖点,标注于产品上吸引用户购买,甚至于订出较高的售价。
但 E-marker 究竟是个什么东西? 是否具备 E-marker 对于 USB-C 线材的供电、数据传输与支持功能,到底又有着多大的区别? 接着看下去你就能理解了!
线材的身份证件
所谓的 E-marker 全称为「Electronically Marked Cable」,它是一块嵌入于 USB-C线缆中的特殊芯片,当所连接的设备读取到线材中的 E-marker 芯片后,即可理解线材本身所带有的各种属性,例如电源传输能力、数据传输能力、影像传输能力和专属 ID 等信息。
对于 USB-C 线材中的 E-marker 芯片功能,消费者不妨简单将其理解为 USB-C缆线的「身分证件」,它会记载着关于该条 USB-C 线材的一切功能。 当带有E-marker芯片的USB-C线缆连接到电脑、手机之类的终端设备时,E-marker将主动提供各种电子识别标签,方便所连接的设备选择对应的充电功率、传输速度和影音传输标准,甚至还可以通过动态调整的方式,发挥线材的最大效能。
E-marker 非强制功能
在线材中安装芯片虽然听起来十分先进,但对于制造厂商而言,多了一颗E-marker芯片其实会为产品增加许多生产成本,因此 USB 开发者论坛并没有强制规定每一条 USB-C 线材都得安装 E-marker 芯片,只有在某些特定条件之下,E-marker 芯片才会变成缆线的标准配备。
根据USB开发者论坛的规范,电流容量大于3安培的USB-C线材,考量到安全性皆必须安装E-marker芯片,换句话说市面的5A、6A规格USB-C缆线,内部都会拥有E-marker芯片,方便终端装置识别并选择充电协议,避免提供过大的电流损毁装置,而这也是为什么具备E-marker芯片的线材,经常被简单定义为「快充线」的原因。
此外E-marker芯片的安装规定并不限于双头USB-C缆线之间,无论是USB Type-A对USB-C,甚至于USB Type-B对USB-C,只要线缆预计提供超过3安培的电流,就一定得搭载E-marker芯片。
若线材本身支持的电流容量低于 3 安培,但是支持影像输出功能,那么按照USB 开发者论坛的规定,同样也必须安装 E-marker 芯片,否则设备之间将不知道该使用何种标准来传输影音讯号。
那么带有E-marker芯片的USB-C线材,其数据传输速度一定就能达到USB 3.2Gen 1标准的5Gbps吗? 答案是不一定,因为仅具备USB 2.0标准的USB-C缆线,同样可以安装E-marker芯片,只是实务上鲜少有厂商如此处理,因为这会增加额外的制造成本。



盲点 6:USB-C 线材长度、外观设计会影响效能吗?
市面上的 USB-C 线材如此多样,无论长的、短的; 圆的、扁的; 素色、彩色; 编织或塑料,消费者通常可以视需求自由挑选。 但是,随着USB传输速度加快、充电瓦数大幅提升,线材本身的效能将可能受到外观设计影响,进而导致使用体验打折,金玉其外而败絮其中。
线材长度很重要
因为外观而影响线材的效能表现,最为常见的状况即是缆线过长。 由于电气信号在内部铜线的传递过程中,一定会出现物理性的衰减,进而造成数据传输速度下降,所以 USB-C 线材就如同网络线、HDMI 线一样,对于长度有着限制。
虽然USB开发者论坛并没有硬性规定USB-C线材的长度,但根据规范建议,采用USB 2.0速度标准的USB-C对USB-C缆线,其最大长度不宜超过4米; 至于速度更快达5Gbps的USB 3.2 Gen 1则不宜超过2公尺; 10Gbps的USB 3.2 Gen 2更建议不该超过1米线长。
由此可见,数据传输速度越快,其线缆长度限制就会越大,也就是难以制作成更长的线材,所以消费者挑选支持 USB 3.2 标准的缆线产品时,必须特别注意长度,避免接上终端装置后,发现传输速度不如预期,甚至于无法正常使用的情况。
材质关系到耐用性
既然线材长度会影响数据传输速度,那么供电方面呢? 答案是可能会有一些影响,但其并不会如同「掉速」那样显著反映,至少在体感上比较感觉不出来。
正因为长度跟供电能力之间的关系比较弹性,所以市面上较长的 USB-C 线材,通常都只会强调充电功能,常以「充电线」的单纯名义出售,较少保证数据传输速度或稳定性,不过还是建议消费者在采用大瓦数充电的情况下,线材长度不要过长,同时选择电流容量较高的电缆,例如 5A 或 6A,如此一来在安全性上会较有保障。
最后关于线材的材质方面,无论尼龙编织线、钢铁线、PVC线或TPE线,只要内部铜线使用的材质不要太差且做工得当,基本上对于传输、充电效能都不会有任何影响,只是笔者个人唯独不建议选择「扁线」,因为其抗干扰能力相对于圆线来得弱,且内部铜线通常得承受较大的压力,使用寿命普遍也较短。



iPhone 15 系列手机的 USB 支持性
随着iPhone 15系列正式上市,苹果也正式为旗下手机产品换上了USB-C接口,正式终结自有Lightning接头发展至今超过10年的历史。
拥有 USB-C 插孔的 iPhone 15 手机,究竟跟过去的 Lightning 接头有何不同? iPhone 15、iPhone 15 Plus、iPhone 15 Pro与iPhone 15 Pro Max,四款手机的USB-C端口是否有任何差异? 对消费者而言,iPhone从 Lightning换成USB-C的改变究竟是好是坏? 接下来我们将简单进行探讨。
万众期待的USB-C
iPhone 15 系列手机对 USB-C 的支持并不统一,其中入门款的 iPhone 15、iPhone 15 Plus 仅支持 USB 2.0 速度标准,即数据传输最高只有 480Mbps; 至于iPhone 15 Pro与iPhone 15 Pro Max则由于A17 Pro芯片增加了USB 3控制器,因此最高资料传输速度可达10Gbps。
对于追求高速传输资料的用户,例如要将手机所拍摄的ProRAW、ProRes影像导出至电脑中,那么入手iPhone 15 Pro与iPhone 15 Pro Max将是更好的选择,但也要记得购买对应的线材,才能发挥10Gbps传输速度的优势。
只不过,iPhone 手机换上 USB-C 最主要的好处,其实并不在于资料传输速度的提升,而是消费者终于可以少买一个转接头、少带一条充电线,以及可以拥有更多的周边配件选择。
iPhone 15 全系列皆支持 DP Alt Mode,因此使用者可以轻松将手机画面经由USB-C 输出至外接屏幕,同时 USB-C 接口也更方便用户将U盘、外接硬盘、SD 读卡器等设备连接到手机,这些附加效益其实皆远比传输速度的提升来得更有感。
被淘汰的 Lightning
Lightning 与 USB-C 同样为正反皆可插的接头,虽然两者外观长得相似但并不兼容,尺寸与引脚设计也有很大差异。 Lightning 接头的传输速度,在大多数苹果设备上仅符合USB 2.0标准,即最高480Mbps,但是仍有部分例外,比方说第一代与第二代的12.9寸iPad Pro,即可通过Lightning接头获得5Gbps的传输速度,兼容于USB 3.2 Gen 1规格,充电速度目前已知最高为27W。
从以上叙述其实不难发现,Lightning接头无论在数据传输速度或充电瓦数方面,其实都可以由苹果主动进行改版,解放更多效能,因此跟 USB-C 相比并非完全处于劣势,只是 USB-C 在过去一段时间中进化得更快,传输带宽与充电速度拉得更高,同时规格更加开放且透明。
虽然苹果之所以会将iPhone的Lightning接头更换成USB-C,主要还是源于欧盟对环保议题的要求,然而苹果一直以来都是USB开发者论坛的主要成员之一,甚至对USB-C规格的制定有着重大贡献,因此许多人认为苹果反对USB-C其实并不合理,该公司甚至还是USB-C的主要推广者,例如MacBook很早就将USB-C作为唯一接口,只是在手机市场方面有着更深一层的考量,例如生态系与周边生产厂商的利益等等。


拥有 USB-C 外貌的 Thunderbolt
前面我们不断提及「USB-C 只是一种外观形式」,同时 USB-C 还可以藉由替代模式,支持 DisplayPort、MHL 与 HDMI 等等图像输出标准,但是除此之外,还有一个标准同样采用了 USB-C 当成接口,那就是由 Intel 主推的 Thunderbolt。
打造全能 USB-C 接口
Intel在 2015 年时宣布,从 Thunderbolt 3 开始将接口的形式更改为 USB-C,脱离过往的 Mini DisplayPort 外观,不仅功能也变得更加全面且兼容 USB 规格,同时也可以加速 Thunderbolt 标准普及,不再是高端设备的限定功能。 到了2020年Intel再度改版并推出Thunderbolt 4,甚至展现出更大的野心,试图打造出「全功能USB解决方案」,并藉由简单的识别方式,让消费者摆脱现有USB-C规格的混乱,同时享有最完整的USB埠相关功能。
Thunderbolt 规范更严格
Intel 指出 USB-C 与 Thunderbolt 不能混为一谈,USB-C 线材或终端装置若要取得Thunderbolt 认证,必须满足数据传输、电源供应和视讯传输的最低需求,让使用者仅需认明电脑、笔记本或线材上的Thunderbolt闪电符号,就能享受USB标准应该具备的完整功能,包含高速数据传输、高瓦数充电和顶规影音输出。
举例而言,虽然Thunderbolt 4遵循了USB 4标准进行设计,但两者差异在于Thunderbolt 4的认证规范更加严苛,每一个挂上Totnderbolt 4认证的接口与线材,皆必须支持40Gbps资料传输速度,最低应为连接装置提供15W供电且最高可达140W,并支持两部4K、60Hz显示器画面输出,然而,这些规格在USB4 标准中大多都是选用,但在Thunderbolt 4认证中则是强制要求。
再进化的 Thunderbolt 5
前些日子Intel又公开比起下一代USB4 v2标准认证规范更严格的Thunderbolt 5接口,不仅要求认证产品的通讯协议需升级至PCIe Gen 4,双向数据传输频宽也得有80Gbps,单向传输带宽必须达120Gbps,供电上限亦拉高到240W,且支持三部4K、144Hz显示器画面输出,同时Thunderbolt 5也兼容USB4 v2 与 DisplayPort 2.1 标准。
Intel表示Thunderbolt 5的目标是让使用者能够借由单一缆线,满足高速外接装置、高解析度屏幕输出及高功率充电等等功能,未来搭载Thunderbolt 5的产品将以笔记本电脑为主,但实际登陆市场的时间目前仍无法确定。 面对市场上混乱的 USB-C 规格,Thunderbolt 的愿景仍是创造出完整解决方案。


