USB連接自從首次推出到現在已經有23年，這種技術在全球電子行業中的擴展速度前所未有。USB現在已經擁有超過30億端口的年出貨量，是迄今為止最常用的接口技術，筆記本電腦、平板電腦、智能手機和其他各種設備都依賴于這種技術來進行功率和數據傳輸。今天USB已經遠遠超出其最初提供的功能，所支持的數據速率和功率水平都提高了幾個數量級。而且，由于這種不斷發展的推動，USB技術已經比任何其他連接解決方案都更加普及。

通過Type-C連接器，現在已經能夠實現具備更小巧外形的USB接口，這對OEM來說非常有利，使他們能夠為其產品開發更時尚、更美觀的設計。這也意味著，USB連接器相對于端口的方向在配對插接時終于不再那么重要，而過去這些對于用戶則是一個很大的挫折感。除此之外，現在也可以通過USB技術達到更高速率數據傳輸。USB 3.1標準可以實現高達10Gbps的速度，從而使USB標準能夠達到與以太網、DisplayPort、HDMI等媲美的帶寬，并且在很多應用場景中能夠取代其他連接技術。

有許多尖端的半導體芯片可以幫助工程師在其設計項目中實現USB技術。Microchip的USB7002是一款符合USB 3.1標準的四端口控制器IC，可以處理兩個帶有USB Type-C連接器的USB 3.1 Gen 1下游端口，以及兩個帶有傳統Type-A連接器的USB 2.0 SuperSpeed端口。它采用12mm x 12mm x 0.9mm VQFN-100封裝，可將電路板空間占用降至最低，目標應用包括家庭媒體中心（media hubs）和車載信息娛樂系統。賽普拉斯的HX3PD USB 3.1 Gen 2 Type-C 集線器控制器包含七個下游端口，適用于筆記本電腦和平板電腦擴展塢（docking stations）、監控底座等。其高集成度使插接系統設計更加簡化，并能夠減少整體組件使用數量。該IC具有雙ARM Cortex-MO內核以及256kB的閃存，支持以往的USB標準（高速、全速等），可實現后向兼容性。此外，它還集成有I2C、SPI、UART和GPIO接口，可實現更多功能。其可編程性意味著該IC具有面向未來的可靠性，可以應對未來幾年內對USB規范進行的可能更改。

USB技術現在可以提供更高數據速率，這當然也會增加信號完整性問題。當用USB技術傳輸高清視頻內容時，尤其是進行遠距離傳輸，信號完整性問題必須考慮，需要減輕所有抖動、串擾和信道損耗等影響。恩智浦（NXP）CBTU02043的引腳排列經過全面優化，可消除串擾。這款USB 3.1多路開關IC具有低插入損耗（5GHz時為-1.4dB，100MHz時為-0.5dB），以及低回波損耗（2.5GHz時約為-16dB），其另一個關鍵特性是具備 2kV HBM ESD保護。德州儀器（Texas Instruments）的HD3SS3212x雙通道、雙向差分多路復用器/多路解復用器（demultiplexer）開關針對USB Type-C系統設計，支持USB 3.1 Gen 1和Gen 2數據速率。它具有-32dB（典型值）的串擾數值和-12dB的回波損耗，強大的動態特性意味著該IC能夠進行高速開關而不會產生較大抖動。

對于USB技術，不僅僅是數據速率和信噪比重要，通過相同的接口傳輸功率和數據一直是USB的魅力所在，并且對于該標準的未來發展至關重要。近年來，通過USB傳輸功率的能力已大大增強，USB功率傳輸規范（USB Power Delivery Specification）3.0版本的出現將功率水平提高到驚人的100W（最初的USB規范可以承載僅2.5W）。此外，作為該標準的一部分，充電方向不再固定，在適當的情況下，被充電設備（PD）也能夠充當電源。意法半導體（STMicroelectronics）的STUSB47自主式Type-C USB功率傳輸控制器IC具有所需的內置智能來檢測連接的被充電設備，然后可以測量需要給它提供的功率，而無需系統微控制器（MCU）的參與，從而使整個過程更加高效。它支持所有當前的USB PD配置文件，完全符合USB Power Delivery Specification Revision 2.0。

FTDI Chip的FT4233H USB Type-C橋接IC于2018年末推出，支持修訂版3.0，可提供3A電流，同時仍能夠提供數據傳輸（速率高達480Mbps）。通過芯片上嵌入的32位PD策略引擎（Policy Engine）和USB協議引擎可以進行協商和功率測量，從而確保這些任務不占用系統MCU的任何資源，因此不會影響其運行性能。通過支持兩個Type-C端口，它能夠支持系統內的供電方向反轉，這樣之前充電的設備就可以開始為其他設備充電。這種反轉可以瞬間完成，而不會中斷正在經歷的數據流傳輸。可配置端口能夠充當功率吸收或發源（甚至具備雙角色能力），而另一個端口則永久保留為功率吸收器。去年年底Diodes公司還推出了 AP22815 和 AP22615，在電壓升高時，這些3A單通道高端USB電源開關IC將能夠保護便攜式電子設備和計算機外圍設備免受熱交換帶來的潛在威脅。與FTDI IC一樣，它們完全符合最新的USB功率傳輸標準，并可提供過壓、過流、短路和過溫保護等機制，以及欠壓鎖定和受控上升時間、外部存儲電容的放電等功能。AP22815采用TSOT25封裝，具有固定限流功能，而AP22615采用TSOT26封裝，具有可調電流限制。由于采用了該公司專有的銅柱（copper-pillar）封裝技術，這些IC具有超低的導通電阻值（通常為40mΩ），能夠在150μs內檢測并響應電源軌的存在（或不存在）。

最新的USB技術能夠提供更高性能和更多的便利性，因而受到消費者和原始設備制造商的歡迎。但這種技術未來仍然存在一些重大障礙，其中包括與數據安全性和確保高功率充電模式的可靠性等相關問題，還需要考慮OEM兼容性問題。例如，當連接到競爭對手的設備時，不同的消費電子產品制造商一般不允許通過其適配器進行快速充電。這違背了USB努力在行業中提倡的整體精神，并有望在不久的將來能夠解決這些問題。展望未來，USB 3.2將開辟更多信道以進一步擴展可用帶寬，從而可支持20Gbps的數據速率。但同樣需要面對一些技術挑戰，其中維護信號完整性，免受電壓浪涌、ESD沖擊和電磁干擾（EMI）等問題。
責編AJX