2017년부터는 USB Type-C의 시대가 아닐까?

2017-01-05
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MacBook이나 MacBook Pro 신모델의 추세와 CES나 PC World에서 USB Type-C가 다수 채용되고 있는 것을 보면 앞으로 나올 PC제품들도 큰 변화가 있을 것같아 정리해본다.

첫번째, USB Audio Class 3.0의 도입?

USB Type-C로 통합되느 기능이 더 다양해지고 있다. 2016년 9월 공식 출시된 사양인 “Universal Serial Bus Device Class Definition for Audio Devices Release 3.0″(USB Audio Class 3.0)이 그런 발전을 보여주는 것 같다.

이 사양은 USB Type-C 케이블로 오디오 신서호를 보내기 위한 규칙을 확립한 것으로 디지털뿐만 아니라 아날로그 오디오도 보낼 수 있고 파워도메인(Power Domains)사양에 따라 효과적으로 전략 관리도 가능하다. 에로 헤드폰만 사용한다면 마이크로회로를 사용하지 않게 하여 소비전력을 줄일 수 있게 한다고 한다.

USB PD와 Alt Mode(DP over USB-C, HDMI Alt Mode등) 사양과 같이 사용시 영상, 데이터, 전원, 오디오신호를 USB Type-C케이블 한개로 전송할 수 있어 VR대응하는 헤드마운드디스플레이와 도킹스테이션 연결케이블을 USB Type-C 한개로 가능하다는 이야기가 된다.

아날로그 오디오를 사용할 수 있게한 목적은 3.5mm 헤드폰 단자 제거를 목적으로 하는 것으로 보여진다. 이유는 3.5mm 단자와 아날로그 오디오 출력회로가 PC등의 기기의 평면 경량화의 걸림돌이 되고 있기 때문이다. 또한 3.5mm 단자뿐만 아니라 디지털/아날로그 변환(DAC)과 아날로그 노이즈처리, 음향처리 회로 구현이 필요하며 고음질을 실현을 위해 오디오 업체와의 기술제휴로 인해 높은 비용이 발생하기 때문이라고 한다. 다만, 현재 너무나 대중적으로 퍼진 3.5mm 단자와 아날로그 재생기기를 동시에 버리는 것은 위험부담이 크다.

애플은 이번 아이폰7에서 3.5mm 단자를 없애버린 후 Lightning 오디오단자 변환케이블을 따로 제공하고 있는데 아쉽게도 USB Type-C를 사용중인 MacBook, MacBook Pro는 3.5mm 헤드폰단자가 아직 그대로 지원하고 있다. (아마도 2년안에 신모델 출시할 경우 3.5mm단자가 사라질 가능성이 크다)

아이폰7 라이트닝 단자는 아날로그 회로를 생략한 변환케이블쪽에 DAC를 내장한 것 같지만, USB Type-C의 USB Audio Class 3.0을 기준으로 보면 기기측에 DAC와 아날로그 처리 회로를 내장한형태로 단자만 줄일 수 있다. 따라서 아이폰7보다 저렴한 비용으로 변환 케이블을 사용하여 음질에 영향을 최소화시켜 아날로그 재생기기를 지원할 수 있다. 또한 공간절약효과는 적어지지만 이런 옵션을 통해 제조사들은 3.5mm 단자 폐지를 보다 쉽게 판단할 수 있고 사용자도 쉽게 넘어갈 수 있을 것이다.우선은 3.5mm 단자를 폐지하고 그것을 통해 아날로그에서 디지털로 전환하는 것이 목적이 있다.

두번째, USB PD를 통한 충전방식의 변화?

USB로 충전하는 전원 사양이 상당히 복잡해지고 있어 정리해본다. USB 기본 사양을 기준으로 보면 USB 3.1/USB 3.0에서 최대 4.5W로 정의되어 있다. USB Type-C는 USB Type-C Current로 최대 15W까지 공급이 가능하게 되어 있다. 이 15W는 USB Type-C 표준사양이다. 이 충전에 대한 확장사양이 추가되었는데 USB PD(Power Delivery)이다. 최대 100W까지 전력 공급이 가능하게 확장되오 노트북등이 충전이 가능해졌다.

USB PD 최신 버전은 3.0이지만 2.0버전에서 크게 변경되었다. 기존 파워프로파일이라고 하는 충전사양이 폐지되고 파워 딜리버리라는 새로운 규칙이 결정되어 9V, 15V사양이 추가된것이다. 3.0버전은 2.0버전에 추가관리 기능이 추가된 사양이다.

USB Type-C 관련 IC가 다양하게 개발되고 있는데 이중 TI(Texas Instruments)사에서 공개된 내용을 보면 USB PD 3.0제품은 USB PD 2.0과의 하위호환성을 보장하고 완벽하게 상호 운용이 가능하다라고 밝히고 있는데 이는 USB PD 2,0은 v1.2를 전제로 하는 것으로 보여진다. 다만 문제는 USB PD 2.0 v1.1과 v1.2는 큰 차이가 있다는 것이다. TI의 USB PD용 IC TPS65982는 v1.1로 만들어진것인데 v1.2파워규칙을 지원하는 스펙을 공개했지만 이는 회로 구현 방법이 변경되는 것이라고 앞으로 v1.1이전 사양에서 구현된 제품은 v1.2이후 파워규칙에 추가된 사양에 대응하는 것은 어렵다고 판단된다.

또한 Qualcomm스마트폰 급속 충전기술인 Quick Charge 3.0 이라는 사양이 있는데 USB Type-C도 이용할 수 있게 되어 있다.이는 3.6V에서 최대 20V까지에서 200mV단위로 조정하여 최적의 전압으로 충전한다. Qualcomm SoC를 내장한 대응 스마트폰에서만 사용할 수 있는 기술이며 USB PD와는 완전 다른 것이기 때문에 혼동하지 말자.

또한 2016년 8월부터 USB-IF에서 USB PD대응하는 AC아답터 인증로고 프로그램을 시작하고 있다. Certified USB Charger로고가 붙어 있다면 USB PD사양( 2.0 v1.2이상)을 제대로 충족하는 제품으로 확인하고 사용할 수 있다.

세번째, HDMI도 USB Type-C로 전송 가능하다

USB Type-C에 대한 디스플레이 출력 사양에 대해서도 알아보자. USB Type-C에서는 이를 Alternate Mode(Alt Mode)라고 하며 USB이외의 신호선을 보낼 수 있는 사양이 준비되어 있다. 그것을 이용하는 것들이 Thunderbolt 3이외에 DP over USB-C, MHL Alt Mode가 있고 HDMI Alt Mode가 추가되었다.

HDMI Alt Mode에 오디오리턴채널(ARC) 및 장비제어(CEC)등이 포함되어 있고 HDMI 1.4b 규격을 USB Type-C에서 모두 실현할 수 있다고 한다. 다만, HDMI 2.0b에 대해서는 아무런 언급이 없다.

또한 USB IF는 USB Display Class라는 USB 네이티브 디스플레이 출력 사양이 책정중이며 출력만으로 멀티 디스플레이 지원에 이용 가능하고 콘텐츠 보호 대응 UBS허브를 통해 운용이 가능하다는 특징외에 부분 업데이트 및 압축기술, 원격프레임버퍼같은 사양지원등이 있고 도킹스테이션등의 용도에 알맞다고 한다.

USB Type-C에 대해 이야기를 했는데 2017년 이후 PC및 스마트폰에서 USB Type-C를 뺴놓고는 이야기할 수 없을 것 같아서 정리했으며 대응 주변기기도 많이 늘어나고 있는 추세라서 USB Type-C관련 규격을 어떻게 활용해서 매력적인 제품을 개발하냐가 관건이라고 생각된다.

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