中心議題：

• 保持高速信號的完整性
• 電源及導熱管理
• 整體BOM成本
  

USB接口原本就是目前世界上應用最廣泛的接口
，以及人們對於10倍速傳輸速率的需求，造就了近一年來備受矚目的焦點技術之一“超高速USB 3.0”。

在高清畫質與藍光的普及下，USB 3.0大幅減少了檔案傳輸的等待時間。USB 3.0具有向下兼容與超高速兩大優勢，在係統商與芯片廠商的合作下
，我們相信該技術一定會迅速普及。正是由於USB 3.0改變了對傳統USB速度較慢的看法
，本文將與大家分享關於USB 3.0存儲端設計應注意的事項。

首先

，由於祥碩科技提供的產品是屬於高速的產品，以目前市場上效能最高的產品ASM1051E為例，主要對外的兩個接口分別為USB 3.0端與SATA 6G端
，根據目前客戶端量產狀況，成功設計USB 3.0模塊主要有三個要點。

保持高速信號的完整性

信號的質量關係到數據的傳輸是否完整或U盤(pan)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)製(zhi)定(ding)出(chu)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)設(she)計(ji)規(gui)範(fan)及(ji)組(zu)件(jian)的(de)擺(bai)放(fang)位(wei)置(zhi)
，差(cha)動(dong)傳(chuan)輸(shu)線(xian)阻(zu)抗(kang)控(kong)製(zhi)，減(jian)少(shao)阻(zu)抗(kang)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)，而(er)引(yin)起(qi)的(de)信(xin)號(hao)多(duo)重(zhong)反(fan)射(she)及(ji)損(sun)失(shi)
，幹(gan)擾(rao)控(kong)製(zhi)與(yu)抑(yi)製(zhi)等(deng)
，確(que)保(bao)符(fu)合(he)USBIF兼容測量結果。

USB 3.0設計建議如下：差動特征阻抗為85Ω。印刷電路板的貫孔不能多於二個，以減少信號的衰減。一個信號的貫孔約增加1dB的損失。差動信號長度不超過1.5英寸，預防主控端印刷電路板可能導致的信號損失及USB 3.0連接器與(yu)電(dian)纜(lan)的(de)良(liang)莠(you)不(bu)齊(qi)，以(yi)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)的(de)效(xiao)能(neng)。差(cha)動(dong)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)距(ju)最(zui)好(hao)多(duo)加(jia)地(di)信(xin)號(hao)，以(yi)減(jian)少(shao)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao)

，如(ru)信(xin)號(hao)旁(pang)邊(bian)為(wei)頻(pin)率(lv)信(xin)號(hao)或(huo)是(shi)切(qie)換(huan)式(shi)電(dian)源(yuan)信(xin)號(hao)，即(ji)再(zai)加(jia)大(da)3～4倍的間距。在信號交流耦合電容選用0402大小封裝及NPO或是X7R材質
，且擺放至接近連接器的位置。如有ESD及EMI組件的選用及擺放，則將組件位置也放在接近連接器的位置，建議的順序為“連接器、ESD、EMI
、交流耦合電容
、ASM1051E”，注意ESD及EMI的零件選用都要能夠符合要求，差動特征阻抗及信號損失非常低。
                        
圖1：USB 3.0的眼圖。

SATA 6G設計建議如下：除了差動特征阻抗為90Ω及長度要求可放寬至2.5英寸之外，其它則與USB 3.0上的建議是相同的。

                         
圖2：ASTA 6G的眼圖。

電源及導熱管理

在新的USB 3.0係統設計上
，由於高速傳輸的關係，其瞬間耗電量較USB 2.0更大，如何能平均傳導熱能
，除了需慎重選擇芯片廠商外
，在模塊的設計上也有其需要加強之處。

設計建議如下：最好使用線性穩壓器(LDO)
，以減少切換式電源噪聲幹擾及EMI問題，但相對會有轉換效率較差的問題及散熱需要考慮；電源穩壓電容請參照廠商的設計建議，芯片旁的穩壓電容隻需要選用0402大小封裝的0.1μF；ASM1051E已內置一組線性穩壓器，采用QFN封裝

，熱阻較小
，有利於散熱，印刷電路板上散熱貫孔的安排，零件層上銅箔裸露均利於將熱傳導至印刷電路板上；注意設計應在不影響量產組裝的前提下實行。

整體BOM成本

設計建議如下：使用線性穩壓器；二層印刷電路板即可達到預定的效能
；使用普通SATA 1.5G/3Gbps的連接器即能實現6Gbps的效能；單麵打件。

除了芯片及USB 3.0標準連接器之外，所有零件包括二層的PCB板都與USB 2.0時相同。

由於USB 3.0是比傳統USB 2.0速度高出數倍的產品，在固件、主控端芯片
、線纜、接口等方麵都有可能因為信號的微小差異而導致不兼容的結果。其係統設計思維也與2.0大不相同
，如何兼顧信號質量與成本將會是研發人員的一大考驗。希望大家能由本文中獲得一些設計的新思維
，早日推出USB 3.0產品。