USB Type-C と USB 3.1 とは？

非営利団体 USB Implementers Forum（USB-IF）は、USB 3.0 を USB 3.1 Gen 1 へ名称変更し、USB 3.1 Gen 2 と USB Type-C と呼ばれる新しいコネクタを導入しました。

新バージョンとそのコネクタ機能を理解し、USB Type-C のオルタネートモード（他信号規格との互換性）の詳細とその市場動向を学びましょう。

USB Type-C とは？

1 - USB Type-C の特長

• 最大 40Gbps のデータレートに対応するリバーシブルコネクタ
  • 1 レーンあたり 10Gbps、合計 4 レーン
• USB Type-C コネクタとレセプタクル(「メス型」)は、小型（Micro-USB に匹敵）で耐久性があり、10,000 回抜き挿しが可能。24 ピンが対称的に配置され、コネクタに上下左右の区別なし
• 最大 100W 給電
• USB 2.0、3.1 Gen 1、3.1 Gen 2 対応
• オルタネートモードに対応、ケーブルで USB データ以外も送信可能
• 小型で優れたインタフェースにより、採用が進んでいます
• 給電ネゴシエーション可能
  • 過電流や過電圧により対向の機器にダメージを与えないよう、安全上の理由で規格化
• USB Type-C ポートは、電源の受給電が可能
  • フラッシュドライブを接続するために使用するポートが、ノート PC の充電にも使用可能
  • 給電モードで、スマートフォンとタブレットの充電がより高速に
• 用途に応じたケーブルとコネクタ
• 例えば、ポートやケーブルは USB 2.0 のみ対応、電源は供給不可
• Type-C を搭載しているデバイス側の仕様確認が必要

2 - USB Type-C オルタネートモード

Type-C は、電力供給だけでなく、モニタや AV 機器への映像出力も可能です。さまざまな信号規格の互換性があり、以下のタイプの信号を送信します。

2.1 - DisplayPort

• DisplayPort 1.3 仕様で最大 4Kp60 の 4：4：4 に対応
• USB 3.1 Gen 2 と USB 2.0 の同時対応
• 最大 100W の電力を転送

2.2 - MHL（モバイル高解像度リンク）

• 単一データレーンで最大 4Kp60、superMHL 1.0 仕様 4 レーンで 8Kp60 に対応
• 構成に応じて USB 2.0、3.1 に対応
• 最大 100W 給電

2.3 - Thunderbolt 3

• 4Kp60 で動作する最大 2 台のディスプレイに対応
• 構成に応じて PCIe 3.0、DisplayPort、USB 2.0、3.1 プロトコルを接続
• 最大 100W 給電
• Dell、Lenovo、Apple、HP 製ノート PC は、このオルタネートモードに対応した USB Type-C コネクタで出荷を開始

2.4 - HDMI

• HDMI 1.4b 仕様（4Kp30、4Kp60 4：2：0）対応
• どの構成でも USB 3.1 データの同時対応は不可（USB 2.0 に限定）
• 最大 100W 給電

3 - USB Type-C 市場の動向

• 携帯電話とノート PC での採用拡大
• 一般的な機器に組み込まれた既存規格の代替としても利用が拡大
  • レガシー接続用アダプタ（USB A / B、DVI など）
  • フラッシュドライブ
  • ドッキングステーション
  • モニタ
• 2017 年までに約 5 億台、2019 年までに 20 億台の機器の出荷を予想 （2015 IHS USB Type-C レポートより引用）
• 2020 年までに合計 25 億台の機器を出荷予想 （2015 Global Industry Analysts Inc. レポートより引用）

USB 3.1 技術とは？

1 - USB 3.1 Gen 1 （旧 USB 3.0）

• 5Gbps 帯域幅
• 3.4Gbps 実効スループット
• ダウンストリーム機器で 900mA の電源利用が可能
• 全二重（USB 2.0 は半二重）
• 最新の macOS、Linux、Windows OS で標準対応
• USB 2.0 とは全く異なる
  USB 3.1 のデータと USB 2.0 のデータは完全に分離され、異なるコネクタとケーブルで動作

2 - USB 3.1 Gen 2

• 10Gbps 帯域幅
• 一般的に他社製のドライバとコントローラ（AsMedia など）で対応、2017 年 1 月時点では、Intel / AMD ホストで標準非対応
• USB 3.1 Gen 1 に対し軽微なプロトコル変更、ただし下位互換性を維持

3 - USB 3.1 用途

• 大容量ストレージ機器
  • ハードドライブ、Blu-Ray ドライブ、フラッシュドライブに搭載
  • USB 2.0 を超える、大幅なパフォーマンス向上
  • さらに大きなビデオ / 画像ファイルのサイズを補うための高速デバイス向けに利用
• ビデオ会議
  ハードウェアコーデックを使用せずに 1080p60 以上の能力を持つ USB 3.1 PTZ カメラをサポート。すべての実装コストを削減し、ユーザは自分の機器で Skype、WebEx などに接続可能


• マシンビジョン
  USB マシンビジョンカメラで、組立ラインでの製品分析向けに高解像度とフレームレートを持った費用対効果の高いソリューションを提供

4 - USB 3.1 コネクタのピン配置

USB 3.0 と 3.1 コネクタには、新しい SuperSpeed 性能に対応するためのインタフェースがあります。D+ と D- 接続は、電源とグランドに対応し、それ自体は以前と同様です。SuperSpeed データ転送のための新しいツイストペア平衡ドライバとレシーバがあり、レシーバ側では、StdA_SSRX+ と StdA_SSRX-、トランスミッタ側では、StdA_SSTX+ と StdA_SSTX- と呼ばれます。

USB 規格の概要

USB 機器 ガイド・商品比較表

モデルを比較し、
適切なオプションを選択しましょう

Black Box の USB 3.1 製品