雷電開啟介面的黑暗時代

本文作者:admin       點擊: 2011-08-16 00:00
前言:
1980年代中期,介面之母SCSI開啟了序章之後,1394、USB、SATA、PCI、PCI Express各種介面匯流排傾巢而出。USB 2.0坐穩無敵介面王。而這20餘年的心路歷程,都有一個江湖規則,那就是『規格』公開。可是這個顯規則卻被西方的蘋果一腳踢開,與處理器巨人玩起神秘主義,隱規則上身。介面會不會進入入黑暗時代,USB 3.0、HDMI是否有機會化身為正義的黑暗騎士?


2011年初,蘋果的Macbook Pro率先出現了一個新介面-雷電(thunderbolt),隨後iMac、Mac mini、Macbook air跟進,是憂是喜眾說紛紜。要命的是,這個介面規格,根本沒有第三者知道。賈伯斯酷愛的神秘主義色彩也波及到神聖的I/O地帶。這個算計或陰謀的背後,又潛藏著商機嗎?還是豬羊變色的危機?

 
<<< 圖1 Macbook Pro 2011,揭開了一場秘戰。取自iFix。>>>
 
<<< 圖2 雷電(thunderbolt)介面真面目與東風借用DP控制器。取自iFix。>>>
 編註:本文圖表詳見本刊印刷版.
<<< 圖3 更新版的Mac mini也跟進Thunderbolt。請注意也有HDMI喔! 說明了蘋果也會怕。>>>

雷電(thunderbolt)師出於英特爾的「光之峰(light peak)」,而Sony不追隨蘋果卻信奉英特爾的真假王子復仇記(或是說英特爾的打手),在新推出的「VAIO Z」筆電中內建光之峰(light peak)介面,卻是原先英特爾展示的USB 3.0連接器;透過這個光纖線連接到Power Media Dock上,儼然將『集約型』介面的概念,率先產品化。這個集約型的概念,老早在筆電時代的擴充基座(docking station)就已經出現過了,此回無妨說是超進化版的復活吧。

除了在介面集約之外,藉由高速的頻寬可以透過外部GPU的高效能運算來提升筆電的平台總合運算能力,也是著墨的重心。可是,這個USB 3.0端子內部是道道地地的光配線,一般使用者有這麼聰明專業嗎?搞的清楚銅配線或是光配線嗎?是否會帶來更多的困擾?難道這真的是消費者渴望需要的嗎?以後USB 3.0接頭若存在兩種配線,是否帶來混亂?

又,介面的進化史怎麼會奔跑到這種荒涼的地步呢?誰是藏鏡人、誰又是幕後兇手;真相只有一個,時間會把它給揪出來的。
 
<<<圖4  VAIO Z與Power Media Dock。>>>
 
 
<<<圖5 與Power Media Dock的連接經由USB 3.0端子。>>>
 
<<< 圖6 這個USB 3.0端子可是貨真價實的光傳輸喔! >>>

 
<<< 圖7 Power Media Dock徹底實踐了集約型介面的實踐。>>>

飆速介面之武林外史:
當初USB 3.0規格的制定,英特爾曾經提出練功多年的光傳輸,可是這個提案最後還是被封殺掉。於是,又在IDF上弄出「光之峰(Light Peak)」激起了千層浪。多次的展示,比較有清楚的輪廓,但是這個影子卻又隨著蘋果的雷電,又被打碎了,黑影幢幢。

江湖上有個傳說,在網路上流傳著。傳言,蘋果其實才是「Light Peak」背後的藏鏡人,是否如此,天知地知他們知,但這並不重要,重點是『光世紀』是否會真的來臨,才是要去深入面對的問題。答案隨著蘋果Thunderbolt的推出,輪廓也就清晰了。蘋果與巨人,心中各有所謀,相互利用,也有可能是共同擘畫出的大陰謀,最終可能就是各走各自的獨木橋,彼此利益不相衝突,各自獨吞自己的市場。「光傳輸」,最終還是要看英特爾的魅力能力耐力有多大。

 
<<<圖8 蘋果會是Light Peak的始作俑者嗎? >>>

迅雷不及掩耳,蘋果在2011年更新筆電之際,推出了與英特爾合作的Thunderbolt極速介面(基本底子也就是英特爾的開發代碼-Light Peak)。2011/2月底,蘋果的新一代Macbook Pro現身,終於證實了Apple也許才是真正的推手。只是它用了一個聳動的新名稱『雷電(Thunderbolt)』。而且,還使用了一個雷電的標誌,意思好像是說,要比快、蘋果就給您一個意外的驚喜。告訴您不甩USB 3.0的原力,真的是這樣子嗎?

 
<<< 圖9 Macbook Pro的Thunderbolt介面外觀。鐵證如山。>>>

在買筆電不如買泡麵的投資時代裏,技術不再是保證賺錢的利器;而是製造出消費者心中想要的東西,或者是做出讓他們愛不釋手的3C新玩具;愛瘋4、iPad、iPad 2或是即將來的iPad 3給我們一課現代啟示錄。

重點是現在WEB 2.0/3.0的時代。無論是USB 3.0還是Thunderbolt(Light Peak)在這個時空背景,究竟誰能夠站得住怎樣的地位,還是會被邊緣化,就是戲碼的精采之處。
 
<<< 圖10 英特爾官方最早期對於Light Peak的文宣圖片,強調光傳輸。>>>

可以這麼說,英特爾終極尖兵 Light Peak原本是採用光化戰略。然而,蘋果卻是懷抱不同的理念,先沿用了傳統銅配線,卻將速度拉高到10Gbps的境界。而且,擺明了就是利用PCI Express + DisplayPort將蘋果帶向最有利的位置;爾後,可以大賺配接器(adapter)的產品高利潤。隨著Thunderbolt Display的出現,證明了蘋果鞏固自己DP江山的陽謀,要進來玩的就要聽我的、順我的規則。
 
<<<圖11  Thunderbolt Display證實了要做”配接”的玩法。>>>

而Sony扮演王子復仇的角色再將光傳輸帶回來。這下子,本是同跟生、不煎又太急;台灣這些長期義公團代工的廠商就成為兩方壓寶遊戲了。

集約型介面的構想:
回想當初英特爾先展示Light peak的時候,概念上十分清晰;透過集約型的單一介面來載送多重的傳輸協定。到了蘋果手上卻是轉個彎。不管怎樣,這個立意本身就值得商榷,只是現在更朦朧了。在週邊儲存介面上,外部有個USB 2.0與USB 3.0,內部有SATA;在顯示介面上有HDMI、DisplayPort的存在;相信不少廠商內部的討論,得到的暫時結論就是主要用途不知在哪裡?還眾說紛紜呢!
 
<<< 圖12 原本Light Peak的概念在IDF 2009就出現。>>>

 
<<< 圖13 蘋果天蠶變Thunderbolt傳輸的基本輪廓。>>>
 
<<<圖14 Thunderbolt介面的系統連接概略圖。>>>
 
<<< 圖15 雷電(thunderbolt)軟體堆疊。>>>

看完Thunderbolt的梗概,相信就可以觀看出箇中的把戲遊玩策略了吧。這是一場魔術秀,舊酒換新瓶,就大誇特誇地宣揚。其中有個小細節超有趣,那就是採用原本的Mini DisplayPort連接器。這一招確實有點犀利,明知DisplayPort難為,硬把PCI Express x4納進來,背後的陰謀就不難推測了。在這麼嬌小的連接器下要達成電氣特性該不會太難,但是,熱插拔(hot plug)的疑慮難除。蘋果似乎想大賺配接器(adapter)市場的高利潤。在這樣子的安排之下,轉USB 3.0、HDMI、eSATA等皆不是問題。贏了面子,也賺了裏子。但是,過去買蘋果電腦的人,不相容性問題出現,要趕快網拍賣給不知情笨子還是邊罵邊用呢?
 
<<< 圖16 Thunderbolt介面的連接線。依然是採用銅配線。>>>

回顧英特爾,以前老是直說今日的麻煩就在於過多的連接器與連接線,舉出 HDMI 、USB 2.0 、USB 3.0、Display Port、PCI Express,SATA等;而且展望下一個十年需要更高的頻寬,那麼就需要一個解決方案,這就是Light Peak的由來。但是這個說法,太過於勉強。

其實若來檢驗當前個人電腦連接器或連接線的問題,這句話的邏輯有點與事實不符合。簡單拿一塊主機板來看,連接器會這麼多完全是人為因素的問題,PS2可以拿掉,並列埠1284早該拿掉,VGA也可以不要,USB連接埠的數量是可以瘦身的。尤其是HTPC(Home Theater PC)的概念,以PC做家庭劇院,這可是一個大笑話。PC的使用者環境,怎麼來連接5.1ch/7.1ch等信號線。廠商玩不出把戲之後的硬柪式玩法。

蘋果的Mac也許不是個好範例,至少它做到了『簡約』,也沒有多少使用者來詬病,甚至抱怨。
 
<<< 圖17 PC連接器過多的真正麻煩在於搞太多。>>>

回顧2010 IDF展示了光傳收模組,試作機器竟然是電視與筆電,10Gbps的傳送度、100米的傳送距離;表面上的數字把USB 3.0壓的死死的。英特爾主張是將各種介面集約在一起,可以執行USB 3.0、DisplayPort、PCI Express的各種協定。故,婉轉說它是互補的。而且,10Gbps只不過是初啼之聲,它的遠大雄心是瞄準了100Gbps。Sony說,若是考量到3D影像的進化以未來4Kx2K的顯示介面,到了2015年左右,60Gbps等級將是所必需的顯示傳送速度。把未來拿來提前憂慮,又不確實的數字。看來Sony的做法是宣揚國威與先行佈局吧!

也就是說,企圖以單一的介面實體層來實現多種協定,達到減少連接器數量以及迎合裝置薄型化的需求。應用不僅跨級PC、平板裝置、數位電視、藍光機器,甚至想打進智慧型手機的版圖。這話,您信嗎?

隨著Thunderbolt的登場;明顯可以看出蘋果與英特爾各有所圖,而蘋果以iPhone 4、iPad、iPad 2紅透天邊,今日做主的該是誰,大家心中有數。以DisplayPort + PCI Express x4的組合,既可以繼續推DP又可以配接當前的所有的I/O,又可以宣揚國威一舉越過USB 3.0,一貫地蘋果反骨作風顯然無遺。

最為奧妙之處,就在於英特爾與蘋果對於雷電(thunderbolt)的技術規格祕藏不宣,也沒有公開或是成立業界組織的用心與企圖,這點在過去是沒有出現過的。若是視為獨有技術,自己關起門來玩,或是帝國式主義的翻版;那麼,介面的黑暗時代就會悄悄地來臨也說不定。
  


Thunderbolt登場的衝擊:
若是仔細觀看第一代Mac Book Pro的主機板,可以推敲出幾件有趣的事情:
 
<<<圖18  Thunderbolt的動作方式。>>>

*其一,它需要一顆專用的Thunderbolt控制器,而此回蘋果所搭載的控制器大小是頗具規模的控制器(從I/O控制器的面向來說)。
*其二,從晶片面積與樣式來觀看,雖然打著i公司的名號;不過該是TSMC 65nm的代工品;更勁報的是控制器上課印著「Intel 2009」。很聰明的賺錢術,將自己早已設計完成的IP技術授權出去就可以躺著賺錢。若是事蹟成熟時,再來考量是否要整合到晶片組中。
*其三,從實際的安裝面層次來看,這是一個很快速的介面,可是蘋果的做法可以說是將Thunderbolt控制器直接塞在晶片組與連接器之間,對於EMI電磁雜訊的處理幾乎完全忽略。原因不詳。
*其四,i公司所言銅線先走,慢慢再升級到光配線;從蘋果的產品來看,此言有疑問。
*其五,有朝一日,若是整合Thunderbolt控制器時,也根本不用PCI Express的實體層,無論是消費電力還是電路,都是輕而易舉的;還可提高晶片附加價值甩脫競爭者,可謂機關算盡。
*其六,從蘋果所發表的第一個Thunderbolt應用產品「Thunderbolt Display」證實了依然玩封閉式的遊戲,即使DP算是公開的規格,如此般的接續方式,就是針對其筆電,別人根本沒得玩。類霸權心態,細節處處可見。
 
<<< 圖19 Thunderbolt的玩法似乎擺明了別想進來。>>>

*其七,DisplayPort本來是公開的顯示介面,奈何在市面上的顯示器廠商對於數位介面的選擇不是DVI就是HDMI。而Thunderbolt Display一出現,即可看出DP獨自化的樣勢,其他的USB/Firewire/LAN就是配接出去。
 
<<< 圖20 細看Thunderbolt Display的連接線。>>>

至於Thunderbolt(Light Peak)在消費性產品上存在的必要性,的確很難求的結論。可以用Computex 2011電腦展中的一個實際產品展示案例來探討。有一家製造磁碟陣列的公司,展示了利用Thunderbolt與iMac來同時顯示7個HD畫質的影片,說明了iMac內藏硬碟不夠力,只有Thunderbolt的頻寬才夠用。這個展示有點好笑,有誰需要開啟這麼多高畫質影片,若是果真有需求,那就表示內部的硬碟介面還有改善的空間。二來,既有的HDMI也可以做到,玩封閉式的方案,帶來的邊際效應一定是昂貴無比,需不需要,消費者要用點腦筋,不要被媒體牽著鼻子走。

英特爾、蘋果聯手共推雷電的推論
所以,我們無妨大膽來推論,為何英特爾、蘋果要聯手來硬幹Thunderbolt(Light Peak)也可嘗試從幾個觀點來分析:

觀點1:機器連接器數量的削减。

若是果真如英特爾/蘋果所願,將連接器的數量降到最少的層次。畢竟,這是左口袋與右口袋的遊戲,筆電端或許少了,這些少了的端子可能就在其他地方出現。說真的,Thunderbolt Display個人認為是在為它的Macbook air鋪路。 

觀點2:掌控遊戲規則、追求獨自性、獨占性。

有人說這是對於當今介面不滿的反擊。此話也有疑問。該是這兩家公司為了追求獨自性、獨占性的利益先行吞食,或是覬覦市場大餅全吃。您看介面規範的不公開,就可以聞出這個味道了。反擊之道,就是將既有的成熟與競爭力夠強的介面,作更大化的追擊,比如USB 3.0、HDMI,其實都是俗又大碗的東西,也該是消費者真正要的東西。

觀點3:覬覦智慧型手機與平板的應用。這一點從iPhone 4、iPad系列的熱銷或許可以得到啟示。很多人在抱怨iPad的顯示解析度不足,而競爭者的差異化策略無一不是在解析度或是介面上動腦筋。蘋果透果Thunderbolt(英特爾則透過Light peak)大可以將介面集約化,聲勢上一舉克敵;而且內在又是成熟的技術,設計的自由度高。

況且,當初英特爾的盤算絕對不僅於10Gbps,而是光化的100Gbps。銅配線也有可能是先站穩陣腳的先前戰役角色,若是一戰成功,爾後還有藍圖可走;既可攻又可守。

觀點4:介面的集約化。這一點可以從顯示介面的無線化競合與USB未來的光化來討論。HDMI與DisplayPort的無線化WirelessHD、WiGig、WiDi、WiFi Display,比起UWB還精采,USB說不定還冒出光纖化的USB 4.0;這些介面急劇的變化,最為理想的應付招式,就是採用集約化的戰略,可以不變應萬變。

觀點5:PCI Express介面的外掛化,讓筆電的運算效能有機會與桌上型電腦相比擬。無論是Thunderbolt還是Light Peak透過了外接GPU的輔助,平台的運算效能要拉升並不會是困難的事情;爾後,說不定會改變筆電的設計型態呢?Sony的VAIO Z之Power Media dock做了一個示範與開端。

觀點6:信號技術的進化,更明確地說就是「適用型等化器(adaptive equalizer)」的通用化。蘋果向來不會是技術的先鋒或是白老鼠,而是善用成熟的技術將之最大化。
USB歷經了1.1/2.0/3.0的進化、PCI Express走過1.0/2.0/3.0的演進,共同的特徵之一就是加入了信號等化的電路,讓Gbps傳送信號品質(眼狀圖)更美好。尤其是適用型等化器,可以隨著傳送途徑的特性,比如說連接線長度的差異等,而調整出最佳的等化形式。而這個等化電路的加入,隨著半導體製程微細化的技術化以及等化演算式(algorithm)的進步,使得電路的規模不大。而且,等化器還可以讓傳輸長距離時不用費盡腦汁來開發線材。

至於,Thunderbolt對於USB 3.0為什麼有可能的負面效用呢?這一切多在英特爾在晶片組上的態度。過去,USB 2.0能夠秋風掃落葉,就是硬體面晶片組的整合與裝置驅動軟體面的支援豐富,才讓它登上無敵介面王的寶座。假設郎君根本無意將USB 3.0做進去,光靠AMD也不容易成氣候。又有蘋果的不甩成見,介面業界的姿態也會隨之改變,這一來就讓USB 3.0普及之路充滿坎坷。不過,從市場上來看,USB 3.0的主機與儲存裝置,價格早就落入凡塵,等待開花結果的時間。

結語

然而,有個核心重點給遺忘了。對於消費者,究竟有什麼好處?倒是要經得起市場的考驗,才能算數。否則,若是將介面的發展帶向黑暗時代,消費者最後任人宰割,與代工廠同樣的命運。平心而論,若是站在使用者經濟上的考量,也許先擁抱USB 3.0與HDMI這對介面的絕代雙嬌,才會是省荷包的道路吧。(蘋果再怎麼反骨,也不敢得罪USB 2.0與HDMI,看看Mac Mini與iPad 2吧!)

[ 參考資料暨延伸閱讀:]
1.http://techresearch.intel.com/ProjectDetails.aspx?Id=143。Light Peak。
2.http://www.intel.com/technology/io/thunderbolt/index.htm。
3.http://www.apple.com/thunderbolt/。
4.http://www.intel.com/technology/io/thunderbolt/index.htm。
5.http://www.intel.com/technology/io/thunderbolt/325136-001US_secured.pdf。
6.http://weekly.ascii.jp/elem/000/000/047/47918/,VAIO Z。

電子郵件:look@compotechasia.com

聯繫電話:886-2-27201789       分機請撥:11