USB는 모든 컴퓨터 플랫폼에 획기적인 사용 편의성을 제공한다. USB는 1996년 등장한 이래 단기간에 주변기기 연결을 위한 사실상의 표준으로 등극했다. USB 3.0은 유선 USB 시장의 차세대 혁신 기술이다. USB 3.0은 가용성과 유연성을 유지하면서 5 Gbps의 빠른 데이터 전송 속도와 긴 배터리 수명을 지원한다.

글 | 대니 티셍(Danny Tseng), 제품 마케팅 매니저, 싸이프레스 세미컨덕터 데이터 통신 사업부

일반적으로 USB로 잘 알려진 범용 시리얼 버스(Universal Serial Bus)는 1996년 발표된 주변기기 연결 표준이다. USB 1.0은 저속(Low Speed) 모드로 1.5 Mbps, 전속(Full Speed) 모드로 12 Mbps를 지원한다. USB 1.0은 PC에서 주변기기 연결을 위한 인터페이스의 통일을 목표로 했다. 2000년에 발표된 USB 2.0 규격에서는 480 Mbps의 고속(Hi-Speed) USB가 추가됐다. 보다 높은 대역폭은 증가하는 저장장치 용량과 함께 PC와 주변기기 간에 전송되는 많은 양의 데이터를 처리한다. 오늘날 매년 약 20억 개의 새로운 USB 장치가 판매되고 있으며 세계적으로 60억 개 이상의 USB 장치가 보급됐다.
가장 최근 발표된 USB 3.0 규격은 초당 최대 약 600 MB(또는 5 Gbps의 데이터 전송 속도) 용량을 전송할 수 있다. USB 3.0 규격은 완벽하게 하위 호환이 가능하도록 설계됐다. 새로운 SuperSpeed SSTX+/-와 SSRX+/- 신호 쌍은 기존 USB 2.0 D+/D- 신호에 의해 보완되며, 아직 완전하게 USB 3.0을 지원하지 않는 시스템에서 USB 2.0을 이용할 수 있다.
시장에 나와 있는 몇몇 USB 3.0 인증 제품의 경우, 진짜 의문은 USB 3.0 제품이 시장에서 대량으로 도입되는 데 얼마나 오랜 시간이 걸릴 것인가 하는 것과, 대량 도입을 촉진하는 핵심 동력이 무엇인가 하는 것이다.

왜 USB 3.0인가?
USB 3.0(코드명 SuperSpeed)은 모바일 핸드헬드 기기와 소비자 가전제품에 큰 이점을 제공하는 여러 가지 가치 있는 기능을 제공한다. 먼저 최대 5 Gbps 또는 초당 600 MB의 용량을 전송할 수 있기 때문에, 고성능 애플리케이션을 위한 충분한 대역폭을 제공한다. 최근 고화질 콘텐츠와 3D 기술의 대중화로 인해 전송되는 미디어 파일의 크기도 대폭 증가하고 있다. 이러한 경향은 출시되는 대용량 저장장치의 크기에 바로 반영되었으며 새로운 핸드헬드 기기는 이제 64 GB 크기의 저장장치를 내장하거나 지원하고 있다. 이러한 경향은 더 많은 HD/3D 콘텐츠의 제공으로 지속될 것으로 예상된다.
새로운 내장형 또는 이동식 대용량 스토리지 규격인 eMMC 4.41 및 SD 3.0은 최고 2 TB의 집적도로 정해졌다. 증가하는 대용량 스토리지의 집적도를 유지하기 위해 사이드로드 콘텐츠(sideload content)가 핸드헬드 기기에 얹히고 해제되는 속도 또한 개선돼야 한다. 사물을 올바르게 보기 위해, 차세대 스토리지로 USB 2.0을 사용하는 한 가지 적절한 비유는 올림픽 규모의 수영장을 채우기 위해 작은 정원용 호스를 사용하는 것이다. USB 2.0으로 1 GB의 데이터를 전송하려면 약 60초가 소요된다. 이것은 64 GB의 데이터를 전송하는데 60분 이상이 소요될 수 있다는 의미다. 그럼, 2 TB의 데이터를 전송하기 위해 USB 2.0을 사용한다고 상상해보자. 만약 SuperSpeed USB 3.0을 사용한다면, 전송 속도는 10배로 증가하며 64 GB의 미디어 데이터를 단 몇 분 안에 전송할 수 있다.

배터리 수명 고려사항
USB 3.0에 대한 두 번째 가치 있는 제안은 USB 3.0의 뛰어난 전원관리(USB 2.0의 20%) 기능이다. USB 3.0에는 연결이 설정되었지만 활성화되지 않았을 경우 USB Link Layer가 독립적으로 전원을 다운시킬 수 있는 새로운 전원 모드가 도입됐다. 이러한 새로운 전력 모드는 모바일 기기를 구동하는 제한된 용량의 배터리를 더욱 효율적으로 사용할 수 있게 해준다. 예를 들면, 비디오 스트리밍과 음악 재생 등과 같이 USB를 통한 간헐적인 데이터 액세스를 필요로 하는 사용처의 경우에는 보다 빠른 USB 3.0 속도와 함께 이런 프로토콜 레이어 향상이 80%까지 전반적인 비트당 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한 저전력 Link Layer 상태가 입력되고 자동으로 종료되며 더 높은 애플리케이션 계층에 투명해지도록 설계됐다. 이것은 시스템을 USB 3.0으로 쉽게 마이그레이션 할 수 있게 해준다.

빠른 충전
USB 3.0은 다운스트림 USB 디바이스가 전통적인 호스트(예: PC)에서 끌어올 수 있는 전류의 양을 증가시켰다. 다시 말해 버스 전력 공급 능력을 향상시켰다. USB 2.0은 최대 500 mA의 공급이 가능했지만, USB 3.0은 900 mA(USB 2.0에 비해 80% 증가)로 높였다. 그 결과 더 높은 성능의 애플리케이션을 가능케 할 뿐만 아니라, 모바일 핸드헬드 기기의 배터리 충전 시간을 단축한다. 충전 시간의 단축은 이동 중인 사용자를 위한 아주 가치 있는 요소이다. 예를 들어, 90% 효율의 1400 mAh 배터리를 완충하기 위해서는 USB 2.0 호스트로 3시간 이상 걸리지만, USB 3.0은 그 절반인 1.5시간이면 충분하다. 물론, USB 3.0 케이블을 사용해야 한다.

HD 및 3D 멀티미디어 시대
HD 캠코더와 동영상 촬영이 가능한 휴대전화가 점차 인기를 얻고 있다. YouTube와 같은 동영상 공유 애플리케이션은 이제 HD(1080p) 포맷을 지원하고 있다. 압축 및 비압축 HD 동영상 포맷의 다양한 형식을 저장하기 위해서 스토리지의 집적도 역시 증가하고 있다. 더 높은 스토리지 집적도는 한편으로 더 큰 파이프를 요구한다. 사용자는 편집과 공유를 위해 자신의 기기에서 PC로 동영상을 사이드로드하기 위해 1시간을 기다릴 인내심이 없다. 따라서 USB 3.0은 고화질 콘텐츠 제작과 소비의 새로운 세대를 위한 핵심적인 역할을 담당하고 있다.



제조 플래싱
USB 3.0은 새로운 활용 모델을 활성화할 뿐만 아니라, 기존의 모델을 개선할 수 있다. USB 2.0 시스템의 10배 속도로 미디어 콘텐츠를 사이드로드하는 능력 이외에도 USB 3.0을 대상으로 한 초기 애플리케이션 중 하나는 제조 시 콘텐츠/코드 플래싱(flashing)이다. 모바일 핸드헬드 기기를 제조하는 비용은 생산 라인에서 소비하는 시간의 양과 상관관계가 있으며, 공정에서 대부분의 시간이 소비되는 부분은 플래시 프로그래밍과 프리로딩(preloading) 콘텐츠이다. 플래싱 과정은 종종 USB에 의해 수행되며 현재 USB 2.0은 생산 라인에서 널리 사용되고 있다. 10배의 속도로 USB 3.0 플래시 휴대전화뿐만 아니라, 동시에 여러 기기를 플래시 하는 데도 사용할 수 있다. 궁극적으로 USB 3.0은 제조비용을 크게 낮출 수 있다.

컨트롤러 없는 게임
Xbox Kinect와 소니 Playstation Eye와 같은 새로운 게임 플랫폼의 도입으로 컨트롤러가 없는 동반(gesture) 기반의 게임이 점차 인기를 끌고 있다. 이와 같은 애플리케이션은 플레이어의 사진을 캡처하고 실시간으로 게임 콘솔에 해당 정보를 전송하는 고해상도 센서를 사용한다. 이러한 센서와 본체 간의 연결은 USB 3.0 속도에 의해 큰 혜택을 누릴 것이다.

Video-over-USB
HD 또는 3D 미디어 콘텐츠가 모바일 핸드헬드용으로 널리 사용되는 상황에서 그 다음의 논리적인 사용 모델은 공유 보기(shared viewing)을 위해 더 큰 디스플레이에 콘텐츠를 출력하기 위한 방법을 찾는 것이다. 이것은 USB 2.0 대역폭이 동영상 질을 심각하게 제한함으로써 USB 2.0 기반의 시스템에 대한 도전이 돼왔다. USB 3.0 대역폭은 30fps 및 24비트 컬러의 1080p 풀 HD를 어떠한 압축도 없이 쉽게 지원할 수 있다. 또한 USB-IF에 의해 현재 정의되고 있는 USB 3.0 오디오/비디오 클래스는 모바일 핸드헬드를 위한 HD/3D 동영상 지원을 최적화하는 것을 목표로 하고 있다. USB 3.0 인터페이스의 속도 또한 비디오, 오디오 및 메타데이터를 포함한 멀티미디어가 풍부한 콘텐츠의 전송을 가능하게 해준다. 모바일 핸드헬드에서 USB 3.0의 지원으로, 시스템 통합자는 더 이상 부피가 크고 연결 시 배터리 충전 기능을 제공하지 않는 추가적인 HDMI 커넥터가 필요 없다.
동영상 영역의 또 다른 흥미로운 사용 모델은 다른 인터페이스가 지원할 수 없는 애플리케이션으로 동시에 여러 디스플레이에 연결하고 각각의 디스플레이에 서로 다른 콘텐츠를 스트리밍 하는 것이다. USB 3.0은 또한 콘텐츠 동시 스트리밍 기능을 쌍방향으로 지원할 수 있다. 하나의 물리적 연결을 통해 보낼 수 있는 채널의 수에는 개념적으로 제한이 없다. USB 3.0 대역폭은 최대 ~500 채널의 DVD 품질 비디오(3 Gbps pipe 이상 6 Mbps)와 최대 ~100 채널의 HD 품질 비디오(3Gbps pipe 이상 30Mbps)를 지원한다.
핸드헬드 기기를 큰 모니터와 키보드에 연결할 수 있도록 하는 웹톱(webtop)과 같은 새로운 애플리케이션은 원활한 사용자 경험을 위한 보다 빠른 연결 솔루션을 필요로 한다. USB 3.0은 향상된 대역폭과 저전력 기능으로 인해 이 같은 애플리케이션에 적합하다. 또한 향후 TV나 모니터와 같은 디스플레이는 더 이상 “스마트” 할 필요가 없다. 휴대전화는 이러한 디스플레이에 “스마트”함을 제공하고 또한 디스플레이 구동을 위해 연결될 것이다.
USB 3.0은 MHL과 HDMI와 같은 전화기의 기존 솔루션과 경쟁하지만 USB는 분명히 보다 유비쿼터스적이며 보다 광범위하게 채택된 인터페이스다. 또한 USB 3.0은 모바일 핸드헬드에서 고화질 콘텐츠를 제공하기 위해 오랜 기간 추구했던 요구에 대응하고 있으며 HD/3D 콘텐츠 전송 및 소비를 위한 이상적인 솔루션으로 설계되어 자리를 잡았다.  ES