当苹果终于“服软”,USB真就“一统天下”了吗?

 

大家好,我是谷智轩。上月底,欧盟理事会最终批准了“统一充电接口”法案,规定自2024年起,所有在欧盟范围内销售的手机、平板、耳机、数码相机等电子产品,都必须使用统一的USB Type-C充电接口。两天后,苹果公司全球营销高级副总裁格雷格·乔斯维亚克(Greg Joswiak)在接受《华尔街日报》采访时回应这项法案称:“我们必须遵守,别无选择。”在iPhone上坚持用了十年Lightning接口,苹果最终还是老老实实转向Type-C。随着越来越多的数码设备加入这个阵营,Type-C接口大有“一统天下”之势。本期《轩讲》就来聊聊,USB接口是如何一统天下的?标准统一以后,还会面临哪些问题?

我们现在使用的键盘和鼠标,基本都是通过USB线,连接到电脑上的。但是,在我小的时候,家里电脑的鼠标和键盘,都是通过一个圆圆的PS/2接口,连接到台式机上的。连的时候,还得先区分一下颜色,鼠标的接口一般是绿色,键盘的一般是紫色。如果接错了,电脑就有可能无法识别。

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不只是鼠标键盘,早期的电脑上,打印机、硬盘、扫描仪,都有自己的接口,大家各搞各的。有的设备,还需要断开电源或重启主机,才可以连接。不同标准的接口泛滥,严重阻碍了计算机行业的发展。设想一下:你要买一台新电脑,首先需要检查一下,新电脑上有没有对应的接口,可以适配自己原来的打印机、鼠标等配件。如果没有,或者接口不匹配,就需要同时把配件也换了。所以在那个年代,装电脑是个名副其实的的“技术活”。在个人电脑相对还不是那么普及的年代,“懂电脑”绝对让你成为社交场上的“明星”。单位里有谁要买电脑,都得请你到他家里去帮忙,忙活个大半天的。为了解决电脑接口不统一的问题,1994年,康柏、微软、IBM、英特尔、微软等几家科技公司,联合制定了“通用串行总线协议”——Universal Serial Bus,简称USB,试图尽可能多地连接各种不同的设备,打造一个通用的接口。

1996年,USB 1.0正式发布,提供了低速1.5Mbps以及全速12Mbps的传输速率,同时支持热插拔功能,插入新的设备不再需要重启主机;1998年,改良版的USB 1.1发布,在同一年发布的微软Windows 98操作系统中,不需要额外安装任何软件,直接插入就可以使用。也是在同一年,苹果公司在旗下的iMac G3产品中,也采用了USB 1.1标准。由于USB不需要支付专利费,98年以后生产的电脑,很多都会配备USB接口,大大增加了其普及程度。

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为了防止误插导致设备无法工作,最早的USB指定了Type-A和Type-B两个版本的接口,主机端一般是A口,设备端一般是B口。早期USB传输的速度不快,主要还是应用于像鼠标、打印机这样通讯速度慢、不需要大规模传输数据的设备。而随着PC市场的外接设备越来越多,对速率的要求越来越高,2000年4月,USB又推出了2.0标准,在保持兼容USB 1.1的同时,最大传输速率从12Mbps提升到了480Mbps。

其实,USB并不是当时唯一一家有雄心统一所有设备接口的标准。早在1994年,苹果、德州仪器、IBM、索尼等公司,就联合推出了FireWire——“火线”标准接口。相比USB,“火线”其实更被当时的人们看好。当同时期的USB只有12Mbps传输速度时,“火线”已经可以支持400Mbps了;后来USB 2.0将传输速度升级到了480Mbps,“火线”则升级到了800Mbps。论速度,“火线”总是比USB快一头。由于支持更高的传输速度,“火线”受到视频设备厂商和影视从业者的广泛支持。当时生产的家用录像机,很多都搭载了“火线”接口。

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然而,性能强悍的“火线”,却因为在普及推广的过程中,遇到了一连串问题,最终败给了USB标准。首先就是兼容性的问题——从最早的USB 1.0再到后来的1.1、2.0、3.0,USB始终可以保持对上一代接口的兼容。而“火线”标准随着技术更新,速度是越来越快了,但却无法兼容上一代接口。举个例子,假如你买了一台新的iMac,上面只搭载了最新的FireWire 800接口,但你的外置硬盘却还是支持FireWire 400的老型号,你就需要额外购买“转接线”,来兼容旧设备,这就阻碍了新设备的推广。

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其次,“火线”还遇到了复杂的授权问题。由于使用了跨越多家公司的专利技术,生产设备的厂商需要单独申请许可才能使用。苹果起初想要为“火线”收取每个端口一美元的许可费,结果遭到了消费电子业界的普遍抵制。英特尔的CTO与苹果谈判,要求降低“火线”的使用费用。起初,苹果拒绝让步,坚决要求收许可费,英特尔因此放弃支持“火线”,投奔USB。2002年以后,英特尔开始在南桥芯片组中集成USB 2.0控制器,极大降低了USB设备的使用成本。随着越来越多的厂商开始生产USB接口的设备,“火线”越来越边缘化。虽然后来苹果还是在许可费上妥协,将每个端口收一美元下调到了25美分,但为时已晚,没能挽救“火线”被市场抛弃的颓势,只有苹果自家的iMac还在坚持用“火线”。

为了拯救“火线”,2001年,苹果推出了音乐播放器iPod,并搭载了“火线”接口。苹果试图将“火线”打造成连接各种数字媒体的“中枢”,并且宣称:搭载“火线”接口的iPod,可以在10分钟内,下载1000首歌曲,是USB传输速度的30倍以上。iPod虽然成为了划时代的音乐播放设备,但依然还是没能拯救“火线”。

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而在另一边,在众多厂商的支持下,USB接口的生态却搞得风生水起。比如在2000年,一家叫“朗科”的中国公司,成功发明了使用USB接口的外置存储设备——U盘。U盘的问世,成功淘汰掉了软盘,成为21世纪以来最成功的移动存储设备。后来,为了兼容设备小型化的需求,USB开发者论坛又推出了Mini、Micro等接口。其中Micro USB被许多安卓手机厂商使用,在移动设备领域占据了半壁江山。2008年,USB开发者论坛又发布了USB 3.0标准,在保持兼容前代USB接口的同时,支持了高达5.0Gbps的传输速度。同一年,苹果逐渐开始停止在新款的MacBook上搭载“火线”接口,宣告了“火线”的寿终正寝。在成为设备通用接口的对决中,USB最终击败了“火线”。

但苹果并不打算就这样彻底投入USB的怀抱。2007年,苹果发布初代iPhone,采用了30pin接口,2012年又在新发布的iPhone 5上使用了Lightning接口,不区分正反面,两个方向都可以插入。时任苹果营销主管曾经称Lightning为“未来十年的现代化连接方式”。苹果公司还推出了多种转接器,可以转接U盘、HDMI线、SD存储卡等设备。此后,苹果又陆续在后面推出的iPad、Magic Mouse、Magic Keyboard、Magic Trackpad、AirPods等设备上搭载了Lightning接口,希望扩大Lightning的使用范围。而在桌面端设备上,苹果则与英特尔合作,推出了Thunderbolt——“雷电”标准,来取代此前的“火线”。同时,为了尽快落地这个标准,苹果为初代“雷电”采用了和Mini DisplayPort相同的接口,这个接口到现在,在一些笔记本电脑上还能看到。

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一方面,苹果通过收取MFi(Made For iOS)授权费,获得了丰厚的利润。但另一方面,高昂的授权费,也让许多厂商望而却步,导致Lightning始终没能推广开来,只在苹果自家的生态圈里“圈地自萌”。在桌面设备一端,苹果的“雷电1”与“雷电2”虽然传输速度更快,推出之初就有USB   3.0两倍的速度,但由于价格昂贵,只有少数高端设备支持,普及程度远低于对手USB。从最初的“火线”再到后来的Lightning、“雷电”,苹果从来不乏让人眼前一亮的设计,产品性能也足够强悍。但主流消费者却并不买账,在“性能强悍”和“价格便宜”之间,人们还是选择了后者。

2014年,USB开发者论坛制定了Type-C标准,体积更小,并且借鉴了Lightning接口的正反盲插等特性。Type-C标准推出后,在手机厂商的推动下,迅速普及了开来。2015年,苹果又推出了“雷电3”标准,由于之前的“雷电1”与“雷电2”普及率太低,苹果放弃了过去的Mini Displayport接口,改用与USB Type-C相同的接口,并且推出了只支持“雷电3”接口的MacBook。而在移动端,苹果难以舍弃高额的授权费,依然在使用2012年推出的Lightning接口,直到被欧盟立法要求更换。

不过,虽然USB最终在形式上统一了接口,但这并不意味着就万事大吉了。过去,虽然各家的接口不一样,但至少看到接口的形状,就知道它对应着什么功能。但如今,虽然大家都用的是Type-C形状的接口,但支持的功能却完全不一样,比如同样是Type-C接口的手机,有的可以支持USB 3.0的传输速率,有的却只能支持USB 2.0;有的可以传输视频信号连接外部显示设备,有的却没这个能力;更不用说,各家支持的快充协议也不太一样。出于成本的考虑,每个厂商都根据自己的需求,选择性地支持Type-C的部分功能,阉割掉一些自己认为不需要的功能,反而又给消费者带来各种麻烦。

此外,USB开发者论坛为了协调前后各个版本,频繁更改USB的命名方式。每次更名,都说是要避免让消费者感到“混乱”,但实际上反而是越改越乱,越改越让人摸不着头脑。

USB的命名方式有多复杂呢?早在USB 2.0的时代,为了统一名称,USB开发者论坛就曾经把USB 1.0和USB 1.1,分别改成USB 2.0 Low-Speed与USB 2.0 High-Speed,把USB 2.0称为USB 2.0 Full-Speed,只以“Speed”区分前后不同版本的标准。

2008年,USB开发者论坛公布了支持5Gbps传输速度的USB 3.0标准,到了2013年,又进一步迭代,推出了支持10Gbps传输速度的USB 3.1标准。2015年,USB开发者论坛又把原来的USB 3.0,改名成USB 3.1 Gen1,把新的USB 3.1,改名为USB 3.1 Gen2。旧的命名方式乱不乱,我暂且不表,但这个新的命名方式,着实是让我看懵了。因为改名,市场上有很多奸商,把支持5Gbps速率的USB 3.0,和支持10Gbps速率的USB 3.1,都包装成USB 3.1来卖,也不告诉你实际速率是多少,很多“小白”买到手后,发现速率根本不达标,直呼上当。这还没有完,2017年,USB开发者论坛又推出了支持20Gbps传输速度的USB 3.2;2019年,又把原来的USB 3.0改成了USB 3.2 Gen1,把USB 3.1改成了USB 3.2 Gen2X1,把USB 3.2改成了USB3.2 Gen2X2……(问号脸)

随着技术进步,USB开发者论坛不断推出新的标准,让它的功能越来越强大。明面上,USB确实是“统一”了各种充电和数据接口,但在“统一”的接口之下,各种参数和命名方式“百花齐放”。USB开发者论坛为了所谓的“统一”,不断改名,也被广泛吐槽“科技以改名为本”。

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今年9月,USB开发者论坛又双叒叕一次更改了USB的命名规则,删除了过去饱受诟病的USB 3.x/USB 4的命名方式,改成像USB 5Gbps、USB 10Gbps、USB 20Gbps这样“端口+传输速度”的方式,更加直观地展现端口的性能。但是!由于早期的USB 2.0端口传输速度是480Mbps,数字一大,就容易乱。于是,人家又额外规定,保留早期USB 1.0和2.0的名称。改了,但是没完全改。而在线缆和充电插头上,规定需要额外标注支持的充电功率,比如一条数据线上标识USB 5Gbps/60W,就表示它支持5Gbps数据传输速度,以及60W充电速度。

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我真心希望,这是他们最后一次改名。回顾USB的发展史,它就像是一个快速扩张的公司,虽然实力强大,并且不断收购其他小公司壮大自己的规模,初步统一了市场,但公司内部还是有大量的“小山头”,各个部门之间的利益协调也非常混乱。这种混乱的直观体现,就是各种参数标注胡来乱来,为了表面上的“统一”,每隔几年就改一下名字,让消费者们越来越迷糊。不得不说,USB接口距离真正的“统一”,还有很长的路要走。

好了,以上就是本期《轩讲》的全部内容。这档节目现在会固定在我的个人号发布,每周两更,一般是在周三晚间和周六早上,还请各位点个关注。最后还是少不了大家喜闻乐见的吟唱环节:观察者网是一家独立而负责任的新闻网站,我们秉持全球视野、中国关怀的理念,为大家制作节目。想要支持我们的朋友,可以加入付费会员频道观察员,年费198,使用我的邀请码007可立减十元。现在充值或续费,可领取复旦大学中国研究院出品的《东方学刊》第十六期和范勇鹏老师著作的《从公司到国家:美国制度困局的历史解释》,限量三百套,大家赶紧行动吧!

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