Flashback: USB-C, một sợi cáp thống trị tất cả

Cuộc chiến giành đầu nối có dây cho điện thoại thông minh đã kết thúc và USB-C là con đường phía trước. Cổng đa chức năng này có thể làm được hầu hết mọi thứ – nó có thể sạc thiết bị, truyền dữ liệu, xử lý đầu ra âm thanh và video, thậm chí nó còn cho phép bạn cắm các phụ kiện.

Chúng ta tới đây bằng cách nào nhỉ? Chà, trong nhiều năm nay, Liên minh Châu Âu đã cố gắng thuyết phục các nhà sản xuất điện tử giải quyết một tiêu chuẩn chung để tránh sự lộn xộn (và lãng phí) mà các đầu nối độc quyền tạo ra. Ban đầu, microUSB là đầu nối được lựa chọn, nhưng với sự xuất hiện của USB Type C, hay gọi tắt là USB-C, ngành công nghiệp đã chuyển sang tiêu chuẩn mới.

Và nhờ một số quy định của EU có hiệu lực vào cuối năm 2024, về cơ bản, USB-C là bắt buộc đối với tất cả các thiết bị điện tử cầm tay (ngoại trừ một số thiết bị nhỏ nhất như đồng hồ thông minh).

Hầu hết các nhà sản xuất điện thoại thông minh đều sẵn sàng chấp nhận USB-C, giống như họ đã làm với microUSB trước đó. Một điểm trừ lớn là Apple, công ty vẫn sử dụng Lightning trên iPhone, AirPods và EarPods của họ – thế là xong, mọi thứ khác đã chuyển sang USB-C, bao gồm cả điều khiển từ xa cho Apple TV mới.

Chúng tôi nghĩ rằng dòng sản phẩm của Apple là một minh họa tốt về lý do tại sao USB-C lại tốt như vậy. Lighting thực chất là cổng USB 2.0. Điều này có nghĩa là truyền dữ liệu chậm khi đồng bộ hóa tệp giữa iPhone và máy tính hoặc khi di chuyển ảnh RAW từ thẻ nhớ sang iPad.

Bạn có biết rằng thực sự có một đầu đọc thẻ dựa trên Lightning chạy ở tốc độ USB 3.0 không? Vì vậy, có thể chuyển nhanh hơn, nhưng rõ ràng đó là một kỳ tích khó thực hiện và chỉ iPad Pro hỗ trợ nó. Và thậm chí sau đó Apple chưa bao giờ phát hành bộ điều hợp video có thể vượt quá 1080p.

Sét cũng bị giới hạn về lượng điện mà nó có thể mang theo. Bộ sạc cho iPhone có công suất tối đa 30W, trong khi bộ sạc USB-C của Apple dành cho MacBook mới có công suất 140W. Được rồi, đó không phải là tiêu chuẩn hoàn toàn, nhưng nó thậm chí không phải là mức tối đa mà USB-C có thể mang theo.

Hãy cố gắng sắp xếp mọi thứ ngăn nắp và chia nhỏ từng chức năng chính của USB-C.

Dữ liệu

USB bắt đầu cuộc sống như một cổng dữ liệu. USB 1.0 và 1.1 hiện tại rất chậm và hầu như không được ghi nhớ, USB 2.0 vẫn còn rất nhiều. USB-C có tổng cộng 24 chân, 12 chân mỗi bên (tốt, 22 chân, nhưng đừng sa lầy vào chi tiết). Ngay ở giữa là một cặp D+/D- duy nhất, đó là kết nối dữ liệu của cáp USB 2.0 thông thường của bạn và là kết nối bắt buộc đối với USB-C. Điều này đảm bảo rằng tất cả các loại cáp sẽ có ít nhất một số kết nối.

Sơ đồ chân của cáp USB Type C

USB 3 đã thêm các cặp cáp bổ sung để truyền dữ liệu – có bốn cặp cáp bổ sung trong phích cắm USB-C. Mặc dù USB 2 bị giới hạn ở tốc độ 480MBps, nhưng cáp bổ sung của cáp USB-C cho phép tốc độ truyền 10, 20, 40 và thậm chí 80GBps.

Một lưu ý nhanh: tất nhiên, đầu nối USB-C được sử dụng bởi USB, nhưng cũng bởi Thunderbolt. Sự khác biệt này sẽ biến mất vì USB 4 dựa trên Thunderbolt 3 và USB 4 phiên bản 2 mới dựa trên Thunderbolt 4.

Một ứng dụng thú vị khác là mang tín hiệu PCI-Express – về cơ bản đây là phiên bản có dây của các khe cắm PCIe trên bo mạch chủ máy tính. Điều này đã cho phép các GPU bên ngoài được kết nối với máy tính xách tay bằng một cáp duy nhất.

Băng hình

Một ứng dụng phổ biến khác của USB-C là đầu ra video. DisplayPort có lẽ là cách sử dụng phổ biến nhất và USB-C hầu như đã thay thế cổng DP lớn cũ. Quan trọng hơn, đó không phải là dữ liệu HOẶC video, mà là dữ liệu VÀ video VÀ năng lượng.

Điều này cho phép một thiết bị duy nhất kết nối với một trung tâm có thêm cổng HDMI tiêu chuẩn, nhiều cổng USB Loại A và Loại C, có thể là đầu đọc thẻ, giắc cắm âm thanh và mic, v.v. Những trung tâm như vậy được tích hợp vào một số màn hình, cho phép bạn khởi động lên trải nghiệm máy tính để bàn đầy đủ bằng cách cắm vào một cáp duy nhất.

Tất nhiên, điều đó khá tiện dụng cho máy tính xách tay, nhưng một số nhà sản xuất điện thoại thông minh cung cấp chế độ máy tính để bàn – DeX của Samsung, Ready For của Motorola, Huawei cũng có một chế độ như vậy. Ngay cả Apple cũng có một, Trình quản lý sân khấu cho iPad Pro (tất nhiên là sử dụng USB-C).

Có các tùy chọn khác ngoài bộ điều hợp DisplayPort, MHL và HDMI. Một số trong số này là các bộ điều hợp tích cực chuyển đổi từ tiêu chuẩn này sang tiêu chuẩn khác, nhưng cũng có những bộ điều hợp thụ động đơn giản.

âm thanh

Chúng tôi sẽ nhanh chóng đề cập đến âm thanh ở đây. USB có thể cấp nguồn cho DAC bên ngoài mà bạn có thể cắm tai nghe vào. Tuy nhiên, giống như video ngoài kia, cũng có một tùy chọn thụ động – chế độ Phụ kiện bộ điều hợp âm thanh.

USB-C có nhiều chân cắm để hoạt động và một vài trong số đó có thể được ánh xạ lại vào hệ thống cáp cần thiết cho giắc cắm TRRS thông thường, do đó, một bộ chuyển đổi thụ động đơn giản có thể kết nối tai nghe với micrô. Lưu ý rằng đây hoàn toàn là chế độ tương tự và các mạch kỹ thuật số được ngắt kết nối để tránh nhiễu.

Quyền lực

Chuẩn USB cơ sở có giới hạn năng lượng khá thấp (500mAh cho USB 2.0), mặc dù hầu hết các nhà sản xuất không tuân theo tiêu chuẩn này đến từng chữ nên bộ điều hợp 10W khá phổ biến.

Tất nhiên, các nhà sản xuất muốn sản phẩm của họ nổi bật và sạc nhanh là một cách để làm điều đó, nhất là khi pin của smartphone có dung lượng vài 3-6.000mAh. Điều này dẫn đến nhiều giải pháp độc quyền như Sạc nhanh của Qualcomm và VOOC của Oppo.

Tuy nhiên, phương pháp tiêu chuẩn là USB Power Delivery (viết tắt là USB-PD). Phiên bản ban đầu quy định một số mức điện áp và dòng điện có thể được hỗ trợ – 2A ở 5V, cộng với 3A hoặc 5A ở 12V hoặc 20V. Điều này đã mang lại cho Power Delivery một phạm vi khá rộng từ 10W đến 100W.

Tuy nhiên, các điện áp cố định này yêu cầu chuyển đổi DC sang DC bên trong điện thoại để đưa chúng xuống mức phù hợp hơn với pin lithium bên trong. USB-PD Revision 2 đã giới thiệu thêm một vài điện áp – 9V và 15V – nhưng điều đó vẫn chưa đủ.

Bản sửa đổi 3 cho phép các thiết bị nói chuyện với bộ sạc của chúng và yêu cầu một điện áp cụ thể. Nó có thể dao động từ nhỏ nhất là 3,3V đến cao nhất là 21V và nó có thể được quay số chính xác với các bước 20mV. Bộ sạc hỗ trợ điều này được đánh dấu là “Bộ nguồn có thể lập trình”. Bằng cách này, bộ sạc là bộ xử lý lượng nhiệt tăng thêm chứ không phải điện thoại (pin lithium không thích khi mọi thứ trở nên nóng).

Chuẩn USB-PD Extended Power Range mới nhất bổ sung thêm nhiều điện áp cố định – 28V, 36V và 48V. Điều này tạo ra công suất tối đa mới là 240W (48V ở 5A), đủ cho cả những chiếc máy tính xách tay mạnh mẽ (mặc dù điện thoại đã gần đạt đến giới hạn 240W). Ngoài ra còn có một tùy chọn Nguồn cung cấp điện áp có thể điều chỉnh mới, cho phép thiết bị điều chỉnh dần dần điện áp giữa 15V và 48V theo các bước 100mV.

Lưu ý rằng vì lý do an toàn, những loại cáp mạnh mẽ như vậy cần có một con chip gọi là “e-marker”. Con chip này báo hiệu cho bộ sạc và điện thoại (hoặc máy tính xách tay hoặc bất cứ thứ gì) rằng cáp có khả năng mang thêm nguồn điện.

Một số lời chỉ trích

Chúng tôi thích USB-C nhiều như vậy nhưng chúng tôi không thể giả vờ rằng nó hoàn hảo. Một phàn nàn chính của chúng tôi là mặc dù nó có rất nhiều khả năng, nhưng không phải tất cả các thiết bị và không phải tất cả các loại cáp đều hỗ trợ mọi thứ. Rất nhiều tính năng chúng tôi đã đề cập ở trên là tùy chọn.

Phần tồi tệ nhất của nó là rất khó để tìm ra thiết bị nào và cáp nào hỗ trợ cái gì. USB-IF đang cố gắng làm rõ mọi thứ bằng các nhãn mới cho biết rõ ràng lượng dữ liệu và nguồn điện mà một loại cáp nhất định có thể mang theo.

Điều này cũng sẽ khắc phục khiếu nại khác của chúng tôi, sơ đồ đặt tên đã trở thành một con quái vật tuyệt đối. Bạn có biết rằng không còn USB 3.0 nữa không? Điều đó đã có USB 3.1 Gen 1 được thay thế. Nhưng điều đó cũng không tồn tại nữa, giờ là USB 3.2 Gen 1.

Mọi thứ thậm chí còn phức tạp hơn với các tiêu đề như USB 3.2 Gen 2×2. Ư. Rất may, tất cả những thứ đó sẽ được thay thế bằng các nhãn rõ ràng hơn nhiều: USB 5Gbps, USB 10Gbps, USB 20Gbps và USB 40Gbps (và có lẽ sắp tới là USB 80Gbps). Tốt hơn nhiều.

Về nguồn điện, sẽ có hai mức – USB 60W và USB 240W. Sẽ không có nhãn 100W vì rõ ràng sự khác biệt giữa cáp 100W và cáp 240W đủ nhỏ để vào thời điểm các nhãn mới ra đời, việc bán cáp 100W sẽ không còn ý nghĩa nữa.

Phần kết luận

USB-C thật tuyệt vời – chúng tôi sử dụng nó để sạc điện thoại, máy tính xách tay, tai nghe, máy cạo râu, đèn pin và bất kỳ thứ gì khác có pin bên trong và vừa với ba lô.

Nó đã cho phép chúng tôi tạo ra những nơi làm việc thoải mái tại bàn làm việc với màn hình, bàn phím, chuột, v.v., tất cả đều trở nên sống động bằng cách cắm vào một dây cáp duy nhất. Và xét rằng các tiêu chuẩn mới nhất cho phép nó mang nhiều dữ liệu và năng lượng hơn nhiều lần so với thông số kỹ thuật ban đầu, USB-C có lẽ vẫn chưa phát triển xong.

Sẽ có USB-D? Có thể, nhưng không phải lúc nào cũng sớm. Thế giới sẽ bỏ cáp và chuyển sang không dây? Có lẽ là không – đó không phải là cách sạc hiệu quả. Nó cũng không tốt cho dữ liệu, Wi-Fi 2.4GHz đã bị tắc nghẽn nghiêm trọng trong các tòa nhà chung cư và 5GHz cũng đang trở nên khá đông đúc, điều này đã thúc đẩy Liên minh Wi-Fi chuyển sang băng tần 6GHz.

Trong tương lai gần, USB-C sẽ là loại cáp thống trị tất cả.