USB從1996年推出至今已經走過了十幾年的歷程，最早的USB 1.0速度只有1.5Mbps，兩年后升級為USB 1.1，速度也大幅提升到12Mbps，不過，今天此類接口的產品除了鼠標外已近乎絕跡。近年來廣泛使用的USB 2.0接口產品，其速度達到了480Mbps，是USB 1.1的四十倍，但是USB 2.0的速度也早已無法滿足高清音視頻應用的需求。

　　2012年4月底，隨著英特爾發布新一代的ivy bridge芯片組的原生支持USB3.0，更讓USB3.0走下神壇。成本的降低讓消費者買得起、用得起，普及性大為提升。另外，業界龍頭微軟將于2012年推出全新的Windows 8，其中裝載USB3.0原生驅動程序，這使得USB3.0主控芯片的使用者將獲得更好的兼容性，也帶動計算機、芯片供應商大規模部署USB 3.0相關產品。尤其是USB 3.0接口大幅了提升USB 2.0接口的效能瓶頸，利用PCIe技術重新取得外部高速接口的規格優勢，加上多埠支持的Host芯片技術日益成熟，將在PC和筆記本中大量裝載，吸引更多廠商支持USB 3.0高速接口，USB3.0接口將迎來全面普及時代。

　　目前，市場上各種USB3.0規格的電子產品及外設眾多，USB3.0最大傳輸帶寬高達4.8Gbps，傳輸速度比USB 2.0提升10倍，其最大優點在于USB 3.0保留了即插即用功能并可充當供電來源，且能與USB 2.0兼容，除了為廠商帶來更多利潤外，也讓使用者能夠方便升級，并享受其創新功能。除了臺式計算機和筆記本電腦等主機端，USB3.0還將應用于各種計算機外部設備，包括U盤、外接式硬盤等。據研究機構IDC的預測，到2015年，USB3.0出貨量將加速倍增至23億，其中50%將應用在存儲功能上，這部分市場規模將達到400億元。業界認為2012年第二季PC與筆記本裝載多埠USB 3.0高速接口的比例將大幅增加，其原因一方面是USB 3.0多埠Host芯片解決方案成本持續壓低，另一方面則是USB 3.0的外圍產品也不再局限于外接硬盤、U盤等產品，預計將會有移動電話、平板電腦、數碼相機等推出。

　　高性能USB3.0物理層IP

　　智原科技在USB3.0物理層IP的第一個產品就是2008年8月USB-IF協會在Intel舉辦的IDF上展出的全球第一個USB3.0原型。如圖1所示，USB3.0 物理層IP主要包含二大部分：PMA（Physical Medium Attachment Sublayer）和PCS（Physical Coding Sublayer）。

　　圖1：USB3.0 物理層IP主要包含PMA和PCS。

　　PCS部分主要是進行自動協商（Auto negotiation）及8b/10b編碼及解碼。自動協商通過兩個連接的設備選擇常見的傳輸參數，如速度和流量控制，在這個過程中，所連接的設備首先先各自以自已的最高速傳輸，再協商找出二邊都能支持的最高速作為傳輸模式。決定傳輸模式后，PCS即對被傳送和接受的信息編碼和解碼，目的是使接收器更容易恢復信號。

　　PMA部分主要處理模擬的高速信號，該信號速度高達5Gbps。在傳輸線方面，USB3.0支持長達3米的四線差分信號線及11英寸PCB。如圖2所示，5Gbps信號在長線纜上采用的是差分信號方式傳輸，從而避免信號被干擾及減少電磁干擾（EMI）問題。PMA電路分為以下六個主要模塊。

　　圖2：5Gbps信號采用差分傳輸可以減少電磁干擾。

　　并串聯（P2S，Parallel to Serial）：將較低速的并行信號轉成高速的串行信號。

　　展頻頻率產生器（SSCG，Spread Spectrum Clock Generator）：如圖3所示，在5Gbps的傳輸速度下往低速進行三角展頻。這一展頻的動作可使信號在傳輸線及PCB的信號傳輸時減少電磁干擾問題。

　　圖3：5Gb/ps的傳輸速度往低速做三角展頻。

　　TX Driver：該模塊將5Gbps的高速單端信號轉換成高速差分信號，并根據USB3.0規格產生3.5dB/6dB去加重（de-emphasis），在TX端口利用3.5dB/6dB去加重來加強高頻的能量，避免傳輸損失使得眼圖的開度變小。

　　低頻周期信號偵測器（LFPS Detector，Low Frequency Period Signal Detector）：如果鏈接處于某種閑置狀態，則可通過低頻周期信號發送低頻周期信號（LFPS）進行通信，這種方式的功耗明顯低于SuperSpeed信號發送方式。事實上，不管是主機還是設備發送LFPS，都會退出閑置模式。

　　RX Receiver：該接收器包含均衡器模塊和時鐘-數據恢復模塊。均衡器接收高速5Gbps的高速信號，并對因傳輸損失的高頻能量做補償，使時鐘-數據恢復模塊在鎖存數據時，眼圖擁有較大開度。

　　串并聯（S2P，Serial to Parallel）：將接收下來較高速的串行信號轉成高速的并行信號。