USB 3.0存儲端設計注意事項

　　在高清畫(huà)質(zhì)與藍光的普及下，USB 3.0 大幅減少了檔案傳輸的等待時(shí)間。USB 3.0具有向下兼容與超高速兩大優(yōu)勢，在系統商與芯片廠(chǎng)商的合作下，我們相信該技術(shù)一定會(huì )迅速普及。正是由于USB 3.0改變了對傳統USB速度較慢的看法，祥碩科技將與大家分享關(guān)于USB 3.0存儲端設計應注意的事項。

　　首先，由于祥碩科技提供的產(chǎn)品是屬于高速的產(chǎn)品，以目前市場(chǎng)上效能最高的產(chǎn)品ASM1051E為例，主要對外的兩個(gè)接口分別為USB 3.0 端與SATA 6G端，根據目前客戶(hù)端量產(chǎn)狀況，成功設計USB 3.0 模塊主要有三個(gè)要點(diǎn)。

　　保持高速信號的完整性

　　信號的質(zhì)量關(guān)系到數據的傳輸是否完整或U盤(pán)的可靠性。根據信號完整性制定出電路板的設計規范及組件的擺放位置，差動(dòng)傳輸線(xiàn)阻抗控制，減少阻抗在電路板上所造成的不連續，而引起的信號多重反射及損失，干擾控制與抑制等，確保符合USBIF兼容測量結果。

　　USB 3.0設計建議如下：差動(dòng)特征阻抗為85歐姆。印刷電路板的貫孔不能多于二個(gè)，以減少信號的衰減。一個(gè)信號的貫孔約增加1dB的損失。差動(dòng)信號長(cháng)度不超過(guò)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連接器與電纜的良莠不齊，以達到最佳的效能。差動(dòng)信號之間的間距最好多加地信號，以減少信號之間的干擾，如信號旁邊為頻率信號或是切換式電源信號，即再加大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(zhì)，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(dòng)特征阻抗及信號損失非常低。

　　SATA 6G設計建議如下：除了差動(dòng)特征阻抗為90歐姆及長(cháng)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。

　　電源及導熱管理

　　在新的USB 3.0系統設計上，由于高速傳輸的關(guān)系，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(chǎng)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(xiàn)性穩壓器(LDO)，以減少切換式電源噪聲干擾及EMI問(wèn)題，但相對會(huì )有轉換效率較差的問(wèn)題及散熱需要考慮；電源穩壓電容請參照廠(chǎng)商的設計建議，芯片旁的穩壓電容只需要選用0402大小封裝的0.1uF；ASM1051E已內置一組線(xiàn)性穩壓器，采用QFN封裝，熱阻較小，有利于散熱，印刷電路板上散熱貫孔的安排，零件層上銅箔裸露均利于將熱傳導至印刷電路板上；注意設計應在不影響量產(chǎn)組裝的前提下實(shí)行。

　　整體BOM成本

　　設計建議如下：使用線(xiàn)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(shí)現6Gbps的效能；單面打件。

　　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(shí)相同。

　　由于USB 3.0是比傳統USB 2.0速度高出數倍的產(chǎn)品，在固件、主控端芯片、線(xiàn)纜、接口等方面都有可能因為信號的微小差異而導致不兼容的結果。其系統設計思維也與2.0大不相同，如何兼顧信號質(zhì)量與成本將會(huì )是研發(fā)人員的一大考驗。