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一，英特尔与苹果提出的集成型接口构想 连接个人电脑、电视及便携设备等的外部接口迎来了新的技术潮流。那就是将各种接口的物理层通用化，把各种规格的传输集成为一束。作为这种时代的先行者，一种接口终于问世了。 “英特尔到底在想些什么？现在明明是U 3.0好不容易要起飞的紧要关头”（某设备厂商的技术人员）。“将用于什么用途？尽管部门内部经过了反复讨论，但总是看不到明确的用途”（某半导体厂商的技术人员）。 在个人电脑、电视及便携设备等数字家电的产品策划及现场，一种接术的影响力正在不断扩大。那就是由美国英特尔公司、已被美国苹果公司用于个人电脑的“Thunderbolt”接口。 英特尔以“Light Peak”的代码名推进的新一代高速接口于2011年2月作为“Thunderbolt”发布。目前已被苹果的电脑采用。索尼2011年6月在电脑中也采用了基于Light Peak的光接口。 Thunderbolt的特点数据传输速度可达到10Gbit/秒，在个人电脑的外设接速度超群。目前已被苹果公司的“MacBookPro”及“iMac”采用。索尼也在电脑“VAIO”中采用了以Thunderbolt为基础的“Light Peak”（代码名）光接口。 苹果的MacBook Pro不仅配备了FireWire 800、U 2.0及Gbit以太网等，还采用了Thunderbolt。Thunderbolt可实现超过内部接口及外部接口的高速传输。 Thunderbolt在现场引发种种猜测的原因是，其用途并不明确。是像U那样用来连接硬盘等存储设备，还是像DisplayPort或HDMI那样连接至显示设备并交换影像，主要用途并不清楚。因此，业界一时出现了多种看法，比如“肯定是U 3.0的竞争规格”，以及“如果没有明确的用途，就不会被采用”等。 不成立业界团体 而且英特尔几乎没有公开Thunderbolt方面的技术信息，也没有为结交伙伴而成立业界团体的迹象。该公司负责Thunderbolt的产品市场工程师Ray Askew并不地表示，“Thunderbolt的定位是我们的自主技术。我们会在必要的时候致力于该技术的化”。 英特尔甚至没有为确保支持该技术的设备之间的相互连接性而进行标志认证的迹象。这些应有信息的，使得人们对Thunderbolt的怀疑进一步。 没有特色正是本色 但这种表面上的“异质性”恰恰可以说是Thunderbolt的特点。Thunderbolt是肩负着接口所不具备的新使命诞生的。那就是未来“集成所有接口”。 Thunderbolt特点是，上层可传输多种协议的。比如，MacBook Pro及iMac采用的现行Thunderbolt，便可传输DisplayPort及PCI Express（以下简称PCIe）的。而且，数年后“还可以传输U”（英特尔的人士）。索尼基于LightPeak的光接口已经实现了对U的兼容。也就是说，Thunderbolt能够代替多种高速接口的基本功能。 Thunderbolt具备协议转换功能，支持PCI Express与DisplayPort两种协议（a、b）。经由Thunderbolt控制器LSI进行芯片组、外置型GPU及Thunderbolt用连接器之间的交换（c）。 只需转换物理层与协议即可 Thunderbolt之所以能够发挥各种接口的基本功能，是因为只规定了大带宽物理层与协议转换功能两个要素。与原来的普通接口不同，并没有规定上层协议（图4）。此处的协议转换功能是指，将PCIe与DisplayPort等不同规格的转换为能用Thunderbolt统一处理的数据包的功能。 Thunderbolt的实质在于大带宽物理层与协议转换功能，采用了可根据用途灵活上层协议的设计。理念接近于无线传输规格UWB及WiGig。 Thunderbolt将物理层作为通用平台，在该平台上采用多种规格。正因为有“通用物理层”，所以表面上看起来才“用途不明确”。反过来说，就是用途无限宽广。 Thunderbolt并没有预先规定好用于什么用途，而由使用这种接口的设备厂商来决定。目标是以此实现能以多种形态广泛使用、通用性较高的接口。这就是Thunderbolt的基本设计理念。 接口集成化的象征 其实这种理念并非是由Thunderbolt提出的。 使用数GHz超带宽的无线传输技术“UWB（ultrawideband）”，同样以大带宽物理层与协议转换功能为，瞄准的是“Wireless U”及“Wireless HDMI”等多种传输协议的通用物理层。UWB因支持非常大的带宽，无法解决与其他无线服务之间的问题，因此未能广泛应用，但其理念与Thunderbolt非常接近。 另外，近英特尔积极推进的、利用毫米波频带（60GHz）的高速无线通信规格“WiGig”瞄准的同样是可在上层传输DisplayPort、PCIe及HDMI数据的通用物理层。 二，对现有规格的不满起到推用 背景是智能手机与平板终端的兴起 在这种发展趋势下，为何现在又新出现了Thunderbolt呢？其原因可归纳为以下三点。 Thunderbolt问世的背景大致有三点。一是伴随着设备的小型化及薄型化，连接器数量的要求日益高涨，二是主导企业英特尔与苹果的利害关系一致，三是自适应均衡器等传输技术已成熟。 首先个原因是，为了实现电子产品的小型化及薄型化，设备厂商强烈要求外部接口用连接器的数量。苹果公司的“iPhONe”及“iPad”等智能手机及平板终端也要求实现小型薄型化。此时，各种接口使用的不同连接器只会成为达到这种要求的“物”。 如果能够通过集成外部接口来连接器数量，就有利于成本。因此，非常需要一种能够用一个连接器和线缆传输多种协议的集成型接口。 如果能够使用具备通用物理层的集成型接口，那么设备的设计度便会大大。而且，利用Thunderbolt所具备的、速度高达10Gbit/秒及时间仅为8ns的特性，还能实现新的使用形态，比如将设备的部分运算能力委托给外部设备等。 对现有规格的不满起到推用 Thunderbolt理念诞生的第二个原因是，英特尔与苹果均希望出符合各自业务战略的接术。 对于英特尔而言，要保持该公司微处理器的附加值，需要外部接口的速度，以赶上微处理器处理能力的步伐。从U 2.0升级至U 3.0时，几乎花费了10年的时间才将传输速度到了原来的10倍。这远远赶不上在此期间微处理器处理能力的速度。 因此，英特尔目前正在大力推进外部接口的光化。这是因为光化有望使速度大幅至100Gbit/秒。该公司打算率先使微处理器、芯片组及外部接口等主要构成要素支持光传输，以继续在今后的个人电脑架构领域中保持主角地位。 根据这种战略，英特尔原本打算在制定U 3.0规格时导入光接口。但相关企业因担心成本而表示反对，结果这一设想受挫。如果大多数企业在化方面步调一致的话，即便是英特尔这样的公司，其单独的设想也很难通过。 正如其代码名Light Peak所表示的那样，Thunderbolt蕴“再次挑战U 3.0光化”的意思。Thunderbolt正是英特尔对U 3.0不满意的部门出来的接术。 索尼在电脑中采用的正是可称为光版U3.0的接口，推进Thunderbolt的光化只是时间问题。 索尼在电脑“ VAIO Z”系列新产品中采用了基于Light Peak的光接口。安装有支持这种接口与U 2.0/3.0接口的板卡（红圆圈为板卡）（a）。内部装有用于光接口的模块（b）。 追求自主性的苹果公司 对于苹果公司而言，外部接口同样是有助于实现产品设计及自主性的重要要素。在业界其他公司纷纷配备U 3.0接口之时，苹果打算通过采用特性超过U 3.0的自主接口来突出其先进性。“这正是苹果公司独特的差异化战略”（某测量仪厂商的技术人员）。 苹果此前一直对自主接口非常执着。比如，便携式媒体播放器“iPod”的初始机型就采用了该公司大力推进并制定的FireWire（IEEE1394）。从Thunderbolt这一豪气的名称可以感受到，苹果对其寄予的厚望与FireWire相通。 Thunderbolt得以问世的第三个原因是Gbit/秒级传输技术已逐步成熟。高速传输所需要的自适应均衡（自适应均衡器，Adaptive Equalizer）等关键技术不断进步。 三，集成是“光化”的阶段 加快接口集成步伐 像Thunderbolt这样将各种接口物理层通用化的动向，今后将对数字家电设备的设计带来巨大影响。主要影响有以下两点。 据，各种高速接口的物理层实现通用化以后，接口集成将会加速，相关部品的成本也会下降，接口的面世及化也会大大改变。 点是外部接口的集成步伐将加快。现行Thunderbolt只能代替PCIe与Display-Port。但将来必定会U、HDMI及Serial ATA（SATA）等可在上层传输的协议数量。这样的话，便有望为苹果等设备厂商带来明显的成本效果，比如可连接器数量等。 对于面向各种接口连接器、线缆及控制IC等的企业而言，集成型接口也会带来关系到生死存亡的危机。对Thunderbolt这样的集成型接口充满期待的设备厂商也表示，“将来希望所有设备都能实现无线化”。这样的话，在支持被集成设备传输协议的专用连接器及专用线缆等领域，市场规模缩小将不可避免。 集成是“光化”的阶段 接口集成后，便有望相关部件的成本。如果大多数接口都能实现物理层通用化，就会对连接器及线缆等相关部件产生规模效应。 如果接口不断集成，就能实现将传输介质由铜线改成光纤等重大改进。其原因是，与每个接口单独进行光化相比，集成型接口初就有望实现大量供货，因此可光缆及连接器等厂商的风险。 这样，“光传输便有望高成本这一普遍看法”（某测量仪厂商的技术人员）。正因为通用性较高的集成型接口可支持多种规格，才容易使传输介质发生重大变化。即便继索尼之后，集成接口又不断被其他企业采用也不足为奇。 有线接口的无线化与光化动向日益活跃。通用性较高的集成型接口的面世将使传输介质发生巨变。 汽车将采用以太网 接口实现集成后相关部件的成本快速下降的实例之一是公司内部LAN及互联网中的主流传输规格以太网（Ethernet）。以太网被这些领域重点采用后，线缆及主要部件的价格急剧下降。应用领域也在不断扩大。 比如，丰田制定了基于以太网的车载LAN接口规格，并开始开展旨在实现化的活动。该公司选择以太网的原因是比较以下优点，“由于能够利用现有物理层，因此可成本，还可扩展至光传输”（该公司）。这一典型事例表明，在成本与扩展性方有优势的集成型接口，会因其他行业的参与而进一步加快集成步伐。 强手联合推进接口的集成化 第二个影响是可能会大大改变接口的确定及化。 虽然英特尔推迟了Thunderbolt的化，却将与苹果联手制定真正的业界了位。令人吃惊的是积电（TC）也加入了这种强强联合。苹果、英特尔及台积电三家电机行业“巨头”围绕Thunderbolt建立了紧密的合作关系。 Thunderbolt目前看起来是在英特尔与苹果的封闭合作下推进的。不过，从英特尔的Thunderbolt控制器LSI的电路构成等可以看出，该公司打算将来将其作为通用规格向业界推广。 对于英特尔而言，这种确定接口的有助于大幅缩短时间。如果像制定U规格那样，多家企业在一起反复进行定期讨论的话，参与企业越多，讨论时间就会越长。制定规格所花费的时间越长，微处理器处理能力与外部接口传输速度的差别也就越大。 Thunderbolt这样的接口是通过企业在某种意义上“省去化”的封闭合作来确定的，如果这种有效的话，今后就有望以相同的确定接口。以前经常由拥有众多加盟企业的业界团体及化团体来确定接口，今后这些团体的应有形态也会发生变化。 英特尔的Askew就Thunderbolt表示，“普及需要2年多的时间”，为了避免重蹈UWB等的覆辙，英特尔打算踏踏实实地推广这种接口。Thunderbolt带来的变革今后或许会为接口业界新的常识。即便这种规格不会普及，走向集成型接口的大潮流也不会停止。届时，顺利适应这种变化的企业将在新一代设备的设计及产品策划中发挥优势。
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