USB4™是USB开发人员论坛（USB-IF）建立的新连接标准。 USB4支持多种高速接口协议，包括USB4，DisplayPort，PCIExpress和Thunderbolt3，它们可以有效地传输数据，并通过一条USBType-C电缆同时传输电源和高分辨率视频。 USB4的速度高达40Gbps，是USB3.2Gen2x2标准的两倍。本文将为您简要介绍复杂的新USB4标准，包括电缆和连接器以及片上系统（SoC）构造块。 USB4定义了新电缆USB4可以使用与USB3.2相同的无源Type-C到Type-C电缆，但是电缆长度可能不同。 USB3.2可以在长达2米的电缆上维持5Gbps的超高速，而同一根电缆USB4可以达到20Gbps的速度。 USB3.2在最长的1米电缆上可以达到10Gbps-20Gbps的超高速度，同一根电缆USB4可以达到20Gbps的速度，而在0.8米长的电缆上，USB4的传输速度可以达到40Gbps。因此，我们希望使用USB3.2的1米电缆将被淘汰，并使用新的USB4标准的0.8米电缆代替。除了DisplayPort切换模式外，这些0.8米长的电缆也适用于USB3.2和USB4。当USB440Gbps电缆长度大于0.8米，而USB420Gbps电缆长度大于2米时，则需要活动电缆。有源电缆的设计很复杂。 USB4的规格是什么？ USB4规范描述了不同USB4产品类型的特性和功能。 USB4双总线系统体系结构，其中USB2.0（用于向后兼容）和USB4分别进行布线。 USB主机的“下游端口”通过USB连接至主机。将“ USB端口”连接到USB4集线器，USB扩展坞（图1中未示出）和USB4设备“上游端口”。其他USB4集线器，USB4扩展坞和/或USB4设备的连接类似于USB2.0和USB3.2规范中已知的标准USB拓扑和设备树。 USB4为什么需要构建块？ USB4主机，集线器，扩展坞和设备的描述表明，设计USB4产品需要许多不同的构造块。 Synopsys提供了设计USB4产品所需的各种DesignWare®IP。哪里可以使用USB4PHY？ DesignWareUSB4PHYIP可用于USB4主机，USB4集线器下游端口（DFP），USB4扩展坞DFP和某些USB4设备应用程序的高级过程节点中。 Synopsys USB4PHY可以自定义Type-C辅助（TCA）数字交叉开关功能，以实现主机应用程序的通道复用。数字纵横开关确保最佳信号质量，这对于确保10Gbps和20Gbps的数据速率至关重要。 Synopsys还为某些USB4设备应用提供了合适的低成本过程节点USB4PHY。用于USB4主机，集线器和扩展坞上的DFP的USB4PHY必须在多种模式下运行：USB4，Thunderbolt3，USB3.x和DisplayPortTX切换模式。如何在USB4PHY中使用DisplayPort2.0？ DisplayPort2.0通信不会通过USB4或Thunderbolt进行隧道传输，因为USB4规范仅定义了DisplayPort1.4a隧道传输。 Synopsys USB4PHY支持DisplayPort1.4TX切换模式，可以根据新发布的DisplayPort2.0切换模式规范进行自定义以支持DisplayPort2.0TX。经过定制以支持DisplayPort2.0TX时，Synopsys的USB4PHY支持UHBR10，UHBR13.5和UHBR20数据速率。 UHBR20的四个通道可以提供80Gbps的原始数据速率，并可以支持8K甚至16k显示器和电视，高刷新率游戏，高级AR / VR和其他高级显示应用程序。 USB4设备路由器如何用于AI加速？ Synopsys提供了DesignWare®USB4设备路由器IP，该IP首先用于边缘和大容量存储应用的人工智能（AI）加速器。每个AI加速器如何与相关的本地计算和存储一起工作取决于实际情况，但是图3显示了一个可能的示例。在USB4模式下，此AI加速器使用USB4通过隧道PCIe连接到PCIe4.0嵌入式端点。此模式允许AI加速器利用与主机系统内存的低延迟直接内存访问（DMA）连接。在USB3.x模式下，AI加速器使用旧版本的USB流（同步）或大量数据来连接到USB主机。支持PCIe4.0的定制USB4PHY。集成定制USB4PHY时，可以将AI加速器安装在嵌入式主机的PCB上或PCIe扩展卡上。如何使用其他USB4构件来完成SoC设计？除了DesignWareUSB4PHYIP和USB4设备路由器外，Synopsys还提供xHCI增强型超高速控制器IP，可用于USB4主机，USB4集线器和USB4对接产品。此外，Synopsys还提供USB2。