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2023年9月9日

USB/高速傳輸介面晶片設計公司,威鋒(6756.TW)

來簡單理解一下,USB/高速傳輸介面晶片設計公司,威鋒。


威鋒,係以 USB(Universal Serial Bus, 通用序列匯流排)控制晶片技術為核心技術,延伸發展各相關領域產品。主要為設計、研發、銷售 USB 高速傳輸控制晶片、USB Type-C (簡稱 USB-C)各種應用控制晶片、USB PD 電力傳輸控制晶片、電池充電及相關電源方案晶片以及前述晶片的客製化服務等。


現有之主要品項分列如,USB4 控制晶片,USB 3.2 Gen1x1/Gen2x1 控制晶片,USB Type-C 介面控制晶片及產品設計參考方案,USB Power Delivery 電源管理晶片及傳輸方案,USB 2.0 轉 USB 3.2 硬體轉換橋接晶片,Display Port 轉 HDMI 信號轉換器。公司產品分為4類:


(1)USB 系列傳輸晶片

USB(Universal Serial Bus)傳輸相關整合型單晶片控制方案,可大量節省影像與資料的傳輸時間,產品包括 Host, Hub, SATA Bridge 等控制晶片。

(2)USB Type-C 介面控制晶片

USB Type-C 介面具單一埠口傳輸電力、數據、影音之優勢,產品 包括:DP Alt-Mode、E-Marker、Audio、Switch、Re-driver… 等控制晶片。

(3)USB 電源控制晶片

充電控制晶片支援 BC 1.2、Apple 2.4A、Samsung、Quick Charge 充電、USB PD。 應用於行動電源、牆充、車充…等控制晶片。

(4)DisplayPort 信號轉換器

DisplayPort 信號轉換器將 DP Alt-mode 或 USB4 DP tunneling mode 傳輸的 DP 影音信號轉換成家庭影音主流的 HDMI 信號。 產品包括:單轉 HDMI2.0、單轉 HDMI2.1、多轉 MST Hub 等轉換器。


產業發展趨勢

通用序列匯流排(Universal Serial Bus,縮寫:USB)是連接電腦系統與外部裝置的 一種序列埠匯流排標準,也是一種輸入輸出介面的技術規範,被廣泛地應用於個人 電腦和行動裝置等各種 3C 訊息通訊產品,並延伸至攝影器材、數位電視(機上盒)、 遊戲機等其它相關領域。 


在過去,個人電腦的演進一直引領著高速傳輸介面的技術快速發展,無論是儲存應用的整合式電子裝置(IDE)、串列式先進附加(SATA)介面技術,或是高速影音傳輸的高解析度多媒體介面(HDMI)、行動高畫質連接(MHL)、數位式視訊介面 DisplayPort(DP)介面,以及標準的電腦匯流排介面 PCI Express(PCIe),再到可熱插拔的通訊序列匯流排(USB)介面,都緊跟著桌上型電腦、筆電產業的技術演進;然而,自從手機問世至今發展了 20 多年,手機運算功能越來越強大,個人電腦的技術發展不再一枝獨秀。而且隨著行動裝置、攜帶式產品的興起,各種電子產品連結的應用不斷發展,惟不變的是,高速傳輸介面的需求仍為人們所殷殷期盼,更甚者, 隨著行動裝置的便利性帶動消費者自行製作影音多媒體的熱潮以及線上遊戲日益盛 行,使得消費者對於資料傳輸效率與便利性的要求日漸提高,進而推升高速傳輸技術的發展,各項傳輸協定紛紛提高速率以因應市場需求。 


USB 傳輸速度比並列埠(Parallel Port)與串列埠(Serial Port)等傳統電腦用標準匯流排快上許多,USB1.0 版本推出之後,直到 1.1 版本才廣泛用於連接電腦設備。 USB1.1 提供低速模式(1.5Mbps)與全速模式(12Mbps)的資料傳輸速率,因此普遍適用於鍵盤、滑鼠、搖桿等輸入裝置,或如掃描器和印表機等外接式硬碟。USB1.1 傳輸線在主機端上採用普及的 Type-A 接頭,並以 Type-B 方形插頭連接周邊裝置。 隨後 USB2.0 在 89 年問世,資料傳輸速率大幅提高至 480Mbps,滿足較大檔案傳輸的需求。


USB3.0 在 97 年發布,因其資料傳輸速率高達 5Gbps,稱為 SuperSpeed;之後, USB-IF 協會(以下簡稱:協會)於 102 年基於此 USB3.0 技術進行規格升級,並重新定義命名原則,USB3.0 5Gbps 當時改稱為 USB 3.1 Gen1,現稱為 USB3.2 Gen1,同 時新增 10Gbps 的資料傳輸速率,稱為 SuperSpeed+,前稱為 USB 3.1 Gen2,現稱為 USB3.2 Gen2。106 年 USB3.2 發布,速度推升至 20Gbps,現稱為 USB3.2 Gen2x2, USB3 的誕生主要為因應與日俱增的資料傳輸需求所設計,不僅大幅增強傳輸速度,同時具備向下相容性,搭配 USB Type-C 介面及 USB Power Delivery (USB PD) 協議,使之可提供更充足的電源供給量與較佳的電源管理效率,可謂革命性的新技術。108 年協會又發表 USB4 新規格,將傳輸頻寬提升至每秒 40Gbps。


一般來說,消費性電子設備所採用的連接傳輸介面可分為傳輸介面(連接埠)與傳輸協定兩部分,常見的傳輸介面有 USB 系列的 Type-A、Type-B、USB Type-C、 Mini-A、Mini-B、Micro-A、Micro-B,以及 VGA、HDMI、DP,而傳輸協定則有 USB2.0、SuperSpeed USB 5Gbps/10Gbps/20Gbps、Thunderbolt、HDMI、MHL、DP 等。103 年協會公佈訂定正反皆可用的新介面 USB Type-C,相較過往連接埠更加方便使用,由於 USB Type-C 可同時支援傳輸資料、電力與影音內容等實用性能,以及具有輕薄短小與雙面插拔等便利性,使得 USB Type-C 介面普及性越來越高。


另外,隨著 Intel、Apple、AMD 等國際大廠全力推出支援 USB4 之處理器及平台,傳輸變革已然展開,導入 USB4 規格之消費性電子產品陸續上市。


(1)USB 高速傳輸晶片(5Gbps/10Gbps/20Gbps/40Gbps) 

開發 USB 產品的技術挑戰是雙重的,客戶在採用新規格的產品時,除了要求產品能相容於現有的生態系統,亦要能在舊規格的設備上使用無虞。 


目前 USB-IF 發布的 USB 標準包括 USB 2.0,將資料傳輸速度定義為低速(0.0015 Gbps)、全速(0.012 Gbps)和高速(0.480Gbps);以及 USB 3.2,將資料傳輸速度定義在 5Gbps/10Gbps/20Gbps;而 USB4 增加了新的 40Gbps 模式。USB 技術不只限於在個人電腦上應用,它也是各種攜帶式裝置、VR 等 其他電子設備的標準介面。隨著 USB 功能不斷演進,這些採用 USB 的終端產品也從中受益。


隨著 5G 已開始全面商用,包括 AI/HPC、雲端及邊緣運算、由 AIoT 延伸的車聯網或智慧城市應用等亦將全面展開。新應用將創造出更龐大的巨量資料,如何將巨量資料移動及儲存,同樣是 5G 時代的重要議題。此時,為因應巨量資料處理的趨勢,從晶片、裝置端到雲端層級的資料中心介面等各個環節,都需要同步升級,才能真正迎接萬物高速互聯的使用情境,對此,各 類型的傳輸介面也面臨到改朝換代的時刻。而為了迎接這波高速傳輸的升級潮,做為應用面最廣、市場滲透率最大的 USB 也跟著優化規格,即將邁入 USB4 的新時代,USB4 同時支援包含 USB、PCle、DisplayPort、Thunderbolt 等多種訊號,且可向下相容 USB 3.2、USB 2.0 及 Thunderbolt 3。不僅如此, 在傳輸頻寬的增加更是顯著成長,USB 4 最高可達到 40Gbps,足足較前一代 USB 3.2 的 20Gbps 高出一倍,未來 USB4 v2.0 傳輸規格更高達 80Gbps,同時將聲音、影像、資料、電力傳輸等集為一體。 


(2)USB4 晶片 

有別於 SuperSpeed USB 規格,USB4 規格相容於 USB Type-C 介面,大幅提升資料傳輸速度到達最高 40Gbps,亦加入 PCIe、DisplayPort、 Thunderbolt 傳輸協議,可有效率地分配頻寬,確保資料、影像與聲音的傳輸順暢。2020 年蘋果與英特爾相繼推出 USB4 處理器,現在市場上新推出的電腦主機與筆記型電腦幾乎都支援 USB4 規格。而威鋒電子是市場上除了英特爾外,最早推出 USB4 裝置端晶片的廠商,除了證明領先同業的研發能力外,亦掌握了先行者的商機。 


USB-IF 協會已在 2022 年 10 月,正式宣布 USB4 v2.0 規格,在對稱模式中,傳輸速度從 40Gbps 提升至最高 80Gbps。一般情況下,USB4 v2.0 會以 80Gbps 雙向傳輸,然而 USB4 v2.0 新支援了非對稱傳輸,能使其中一個方向 以 120Gbps 的速度傳輸;另一個方向則為 40Gbps 的速度傳輸。這種非對稱傳輸技術特別適用於高階螢幕及多螢幕場景,例如 8K 以上螢幕、高更新率 螢幕、HDR 色彩及深色(DeepColor)功能。此外,USB4 v2.0 支援最新的 DisplayPort 2.1 以及 PCIe 4.0,再次提升外接顯示卡等裝置的傳輸能力。


(3)USB Type-C 晶片與 USB PD 電力傳輸控制晶片 

目前,市面上絕大多數的 14 吋以下筆電、平板電腦和手機等攜帶式裝置皆採用 USB Type-C 充電接頭,即便 iPhone 及某些蘋果週邊產品,如無線耳機,仍使用其特有的 Lightning 充電頭,這些產品只要透過 USB-C/Lightning 轉接線,即可使用 USB Type-C 充電。


蘋果獨有的 iPhone 專用 MagSafe 充電器和 MacBook 專用 MagSafe 3 充電器也採用基於 USB 電力傳輸的規格,並在變壓器的接頭端使用 USB Type-C。隨著第 10 代 iPad 的推出,iPad 全產品線改為 USB Type-C 充電頭,每個型號都支持電力、影像和資料傳輸。 


歐盟宣布統一充電規格法案,規定電子書/閱讀器、手機和平板電腦等 攜帶式裝置在 113 年以後一律採用 USB Type-C 充電。該法律適用於所有攜帶式電子產品,例如鍵盤、滑鼠、數位相機和手持式電視遊樂器等。受此規定影響,預計 USB Type-C 和 USB PD 的市場將快速增長,並預測蘋果將在 2023 年推出 iPhone 15 之際,將改用 USB Type-C 充電規格。 


隨著 USB PD3.1 規格的推出,USB Type-C 的最大充電速率從 100W 提 高到 240W。先前,因為 USB Type-C 的 100W 充電功率無法支援諸如具有獨立顯示卡的 15 吋以上高功率筆記型電腦,此類高階電腦只能使用專用的充電器。預計 USB PD3.1 將被採用在電競和攜帶型電腦工作站市場,其中更高的充電功率將支援更強大的 CPU 和 GPU。


(4)DisplayPort (DP) 

DisplayPort 與 HDMI 是目前產業界主流的影音規範,制定 DisplayPort 規範的 VESA 協會在 2014 年發表 DP Alt-Mode on USB-C 規格後, DisplayPort 規範就開始與 USB Type-C 緊密結合,目前市面上多數 USB Type-C 周邊商品、擴充底座皆可支援 DP Alt-Mode。而在 USB4 規範之中, DP 的通道模式 (Tunneling) 更是 USB4 Host 與 USB4 Hub 的標配規格,進 一步促使業界加速採納 DisplayPort 技術。除了 USB4 的奧援,2019 年 6 月 VESA 協會所發佈的 DisplayPort 2.0 版本,新增比 1.4 版本多三倍之影像資料頻寬,使其成為首個支援 16K 解析度、60Hz 更新率、全彩 4:4:4 色度採樣, HDR-10 的傳輸介面。顯示串流壓縮(DSC)也在新規範中被列為必須支援的功 能,在 DP Alt- Mode 或 USB4 通道模式,可透過 DSC 壓縮成更少的通道數 或更少的影音頻寬,達到更高的解析度與節電效益,也能提供使用者更優質的體驗。


威鋒,是一家USB/高速傳輸介面控制晶片設計公司,近2年ROE為23%,30%。毛利率為52%,53%。資產負債率為17%,21%。銷售區域以內銷佔比47%,中國佔33%,日本佔16%,其它佔5%。


競爭

依據 USB-IF 的研究報告指出, 2022 年搭載 USB Type-C 裝置出貨量將小幅成長至 27 億部,預計至 2023 年成長至 32 億台,其中以智慧型手機、筆電、 平板電腦及擴充基座等比重較高,且歐盟業已於 2022 年 10 月 4 日,決議將於 2024 年秋季規範境內行動電子裝置 USB Type-C 為充電接頭單一規格。 


高盛進一步預測,2030 年的音樂產業營收將因線上串流倍增,並將寫下突破千億美元的紀錄。USB4 技術日益普及,數據與影像傳輸便利度大幅提升,將 開啟未來更多影音選擇與可能。USB4 相關技術持續突破,有助於提升行動裝置的功能整合,預期將會帶動週邊傳輸高速、高效能晶片的升級商機,為電子產品革命推波助瀾。


目前台灣IC 設計業約四百餘家,而 USB 晶片技術雖然已是成熟市場,企業應具備之研發能力與製程技術,相較於其他晶片組之技術門檻卻更高,且國際間各大廠研發技術競爭激烈,但最重要之產品相容性與產品佈局之策略,並非一 般晶片設計廠商所能駕馭。公司的競爭對手,國外大廠包括 TI、NXP、 Cypress、Analogix、Lattice、ROHM、ST、Fairchild 等,國內則有祥碩、 瑞昱、創惟、立錡、昂寶、致新、通嘉、鈺創、偉詮電、安國等。

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