eUSB是什么/可以干什么？

eUSB总结

1.什么是eUSB

1.1 eUSB概念

eUSB是原USB物理层上的补充，为了解决USB_phy低压需求的问题而出现的，eUSB可以将信号电平降至1.2V甚至更低，与此同时可以优化电源效率。

概括为：一种用于芯片间互联的低电压、低功耗的内部接口。

1.2 应用背景

智能终端设备的尺寸追求越来越小，但其为实现各类多样化功能的组件越来越多。这就使得缩减接口尺寸以便增加更多的组件成为了当务之急。然而，不断缩减的SoC节点尺寸导致栅极氧化层越来越薄，只能支持更低的电压。当工艺节点为7nm及以上时，USB 2.0可继续集成到 SoC中，而当工艺节点为5nm及以下时，eUSB2则更适合集成到SoC中或者集成到其他器件中，从而作为器件间接口与SoC轻松互连。USB 2.0将继续作为标准连接器接口。

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   图1.1 eUSB功能实现图

以USB2.0为例，其需要在3.3V的I/O电压下才能工作。为解决这一难题，USB开发者论坛 在2018年发布了eUSB2 规格。嵌入式USB2 (eUSB2) 规格是对USB 2.0规格的补充，前者通过支持USB 2.0接口在1V或1.2V而不是3.3V的I/O电压下工作，解决了接口控制器与高级片上系统 (SoC)工艺节点集成的相关问题。eUSB2 可让SoC体积更小、更节能，从而使工艺节点继续扩展，并提高在智能手机、平板电脑和笔记本电脑等应用中的性能。如图1.1通过eUSB Repeater 实现了集成eUSB2接口的SoC依旧维持USB2.0的图1.1正常功能实现图。

1.3 eUSB操作模式

根据eUSB的配置方式分为主机模式和中继器模式，如下图1.2 所示

图1.2 eUSB操作模式

(1). 主机模式：eUSB2可以直接连接同一电路板上面的两个设备如上图所示，对于集成了eUSB2的SoC支持eD+/eD-直接相连。这种模式下可以预先设定连接速度，连接速度分为低速、全速和高速，或者限制为支持速度的子集。

特点：本机模式可以解决USB 3.3v电压的工作问题，允许典型的互连布线长度10英寸及以上，不需要考虑大型互操作系统生态系统的特性问题。同时本机模式是专用内部连接，它与外部USB端口不兼容。

(2). 中继器模式： 任何支持eUSB2的SoC都可以与外部的eUSB中继器配对以保持主机集线器和设备的完整USB生态系统互操作性和向后兼容性。eUSB2中继器可以配置为主机中继器、设备中机器和基于SoC命令交换的双角色设备中继器。如下图1.3中继器配置模式

图1.3 中继器配置模式

特点：eUSB2中继器的USB接口可以任何标准的USB连接器配对，并且可以连接到USB主机、集线器、设备等其他基于eUSB中继器的应用。

2. USB 2.0和eUSB2

eUSB中继器是一种外部电平转换中继器实现SOC使用1.2V或者更低电压的I/O。如下图2.1实现的一个典型的USB高速测试数据。从图中可以看出USB和eUSB的数据内容是一模一样的，但是其差分信号的振幅具有明显的差异，很明显eUSB的摆动振幅要明显小于USB，大约是USB振幅的一半左右，这正是eUSB的功能特点，即降低了I/O电压。

图2.1 USB高速测试数据

eUSB2可显著降低I/O功率，提高电源效率，同时支持工艺节点继续扩展。表2.1展示了USB2.0和eUSB2之间的特性差异。

表2.1