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USB-IF: certification USB-C, USB4 et USB Power Delivery

Guide - Certification USB-IF

L'USB Implementers Forum (USB-IF) est le consortium qui maintient les specifications USB et opere le programme de certification associe. A la difference d'une autorite reglementaire, l'USB-IF est une association de droit prive, dont les decisions tirent leur force d'un regime contractuel de licence de marque et d'un ecosysteme de laboratoires accredites. Le programme couvre l'ensemble du peripherique connecte par USB : connecteurs USB-C, cables, chargeurs USB Power Delivery, controleurs USB4, peripheriques USB 2.0 et USB 3.x. La directive europeenne (UE) 2022/2380 a recemment institue le port USB-C comme port de charge filaire pour la plupart des appareils portables vendus dans l'Union, en renvoyant aux specifications maintenues par l'USB-IF via la serie EN 62680. Cette page presente le perimetre du programme, les routes de certification, l'attribution du VID et du PID, la negociation USB PD avec EPR et PPS, les alternate modes et l'articulation entre certification privee et exigence reglementaire europeenne.

L'USB Implementers Forum a ete fonde en 1995 par un groupe d'industriels (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Nortel) pour piloter l'evolution du bus serie universel. Il est aujourd'hui une corporation a but non lucratif basee a Beaverton, Oregon. L'USB-IF n'est ni une autorite publique ni un organisme notifie au sens europeen : il fonctionne comme un consortium prive, sur un modele proche du Bluetooth SIG ou du PCI-SIG.

Son perimetre couvre la publication des specifications USB (USB 2.0, USB 3.2, USB4, USB Power Delivery, USB Type-C, USB Authentication), l'allocation du Vendor ID, la licence des marques USB, le programme de conformite avec son reseau d'Authorized Compliance Labs, et la tenue de l'Integrators List publique.

Le USB-IF n'edicte aucune obligation reglementaire de mise sur le marche : la commercialisation d'un produit USB dans l'UE ou aux USA depend des regimes nationaux (marquage CE, FCC). Mais sans certification USB-IF, le produit ne peut utiliser la marque USB ni les logos officiels et ne peut etre liste sur l'Integrators List, contraintes qui limitent fortement les debouches OEM et la perception commerciale, en particulier sur les chargeurs et les cables.

L'usage des marques USB est strictement conditionne a une licence active aupres de l'USB-IF. Deux voies coexistent : adherer en tant que membre (Member Company), avec acces aux specifications de travail et a des conditions tarifaires preferentielles ; ou acceder via le Non-Member Logo License Agreement, qui permet d'utiliser les logos USB sur des produits certifies contre une redevance. Tous les fabricants soumettant un produit a certification doivent obtenir un VID prealablement, qu'ils soient membres ou non. Le montant des frais administratifs d'attribution du VID est publie par l'USB-IF et revu periodiquement ; il convient de se referer au site officiel pour la valeur en vigueur.

L'identification d'un peripherique USB sur le bus repose sur le triplet (VID, PID, bcdDevice) declare dans le Device Descriptor lors de l'enumeration.

Le Vendor ID est un entier 16 bits attribue de maniere unique par l'USB-IF a une entreprise. Il identifie le fabricant aupres du systeme hote et conditionne, sur certains systemes d'exploitation, le chargement automatique de pilotes signes. L'attribution se fait via un dossier administratif sur le portail USB-IF, accompagne d'un paiement one-time, et l'USB-IF ne realloue pas les VID liberes. Un VID ne donne pas en soi le droit d'utiliser les marques USB : il identifie le fabricant, point. L'usage commercial des logos requiert en outre la licence de marque et la certification du produit concerne.

Le Product ID est un entier 16 bits gere par le titulaire du VID, qui alloue librement ses 65 536 PID a ses references produits. Aucun enregistrement n'est requis aupres de l'USB-IF ; il appartient au fabricant de garantir l'unicite interne. Le couple VID:PID est universel : deux references partageant le meme couple risquent des conflits de pilote sur les systemes hotes. Une mise a jour materielle non retrocompatible doit normalement entrainer un nouveau PID. Le champ bcdDevice distingue les revisions d'une meme reference, et l'iSerialNumber, lorsqu'il est present, fournit un identifiant unique par exemplaire utile pour le management de parc.

L'evolution des debits USB a donne lieu a une nomenclature complexe que l'USB-IF a tente plusieurs fois de rationaliser. Le tableau ci-dessous donne les paliers techniques et le marketing name officiel actuellement recommande.

SpecificationAnnee de publicationDebit nominalMarketing name actuelConnecteur usuel
USB 1.1199812 Mbps (Full Speed)Hi-Speed historiqueType-A, Type-B
USB 2.02000480 Mbps (High Speed)USB 2.0Type-A, Type-B, micro-B, Type-C
USB 3.0 / 3.1 Gen 1 / 3.2 Gen 120085 Gbps (SuperSpeed)USB 5GbpsType-A bleu, Type-C
USB 3.1 Gen 2 / 3.2 Gen 2201310 Gbps (SuperSpeed+)USB 10GbpsType-A, Type-C
USB 3.2 Gen 2x2201720 GbpsUSB 20GbpsType-C uniquement
USB4 1.0 (USB4 Gen 2x2 / Gen 3x2)201920 Gbps / 40 GbpsUSB 20Gbps / USB 40GbpsType-C uniquement
USB4 Version 2.0202280 Gbps, asymetrique jusqu'a 120 GbpsUSB 80GbpsType-C uniquement

USB4 est techniquement different d'USB 3.x : il reprend la couche physique Thunderbolt et introduit le concept de tunneling, dans lequel un meme cable transporte des flux USB 3.x, DisplayPort et PCIe encapsules. La compatibilite descendante avec USB 3.x et USB 2.0 reste assuree par la negociation initiale.

La certification se fait par specification : un produit declare conforme a USB 80Gbps doit passer les essais USB4 v2 ; il n'herite pas automatiquement du label USB 40Gbps, meme si le silicon le supporte techniquement.

Le connecteur USB Type-C, publie en 2014, introduit la reversibilite (insertion sans sens), la symetrie electrique, et un bus de signalisation Configuration Channel (CC) qui pilote la negociation des roles (DFP / UFP, source / sink, host / device) et de la puissance.

La paire CC1 / CC2 porte plusieurs fonctions :

  • detection mecanique du sens d'insertion ;
  • identification de la nature de l'autre extremite via des pull-ups / pull-downs ;
  • transport du protocole USB PD en couche BMC (Biphase Mark Coding) ;
  • transport optionnel du Vconn pour alimenter l'e-marker du cable.

Les pull-up resistors cote source (Rp) determinent le courant par defaut declare avant negociation PD (USB Default 500 mA / 900 mA, 1.5 A, 3 A). Toute non-conformite des valeurs Rp / Rd, frequente dans des designs precipites, conduit a des problemes d'enumeration et a des echecs de la certification.

Tout cable USB Type-C transportant plus de 3 A doit embarquer un e-marker, microcontroleur conforme USB PD qui repond aux requetes Discover Identity et declare les capacites du cable :

  • courant maximal supporte (3 A, 5 A, EPR jusqu'a 5 A a 48 V) ;
  • debit maximal de la couche physique (USB 2.0 only, USB 3.2 Gen 1 / 2, USB4 Gen 2 / 3) ;
  • support de l'EPR ;
  • support des alternate modes (DisplayPort, Thunderbolt) ;
  • VID:PID du fabricant du cable.

Un cable sans e-marker, ou avec un e-marker invalide, sera limite par le chargeur a 3 A (60 W a 20 V) au mieux, ou refuse pour les profils EPR. L'absence d'e-marker sur un cable revendiquant 100 W ou plus est l'un des motifs les plus frequents de retrait sur les marketplaces et d'echec en compliance.

USB Power Delivery (USB PD) est la couche protocolaire qui gere la negociation de puissance sur le bus USB-C. Elle a evolue en plusieurs revisions majeures, dont les apports principaux sont les suivants.

RevisionAnneeApport principalPuissance maxTensions fixes
PD 1.02012Connecteur Type-A / Type-B, BFSK sur Vbus100 W (5 A / 20 V)5, 12, 20 V
PD 2.02014Type-C, BMC sur CC, alternate modes100 W5, 9, 15, 20 V
PD 3.02017Authentication, PPS, Fast Role Swap100 W5, 9, 15, 20 V
PD 3.12021EPR (Extended Power Range), AVS240 WSPR : 5, 9, 15, 20 V ; EPR : 28, 36, 48 V
PD 3.22024Clarifications EPR, alignement USB4 v2240 WIdem 3.1

L'Extended Power Range introduit trois paliers de tension fixe au-dessus de 20 V : 28 V (jusqu'a 140 W), 36 V (jusqu'a 180 W) et 48 V (jusqu'a 240 W), tous a 5 A. Un produit EPR doit d'abord respecter le socle Standard Power Range (SPR, jusqu'a 100 W) puis declarer les paliers EPR supportes. Les cables EPR doivent etre identifies par leur e-marker comme EPR-capable.

PPS est un mode optionnel introduit en PD 3.0 qui permet une tension continument ajustable par paliers de 20 mV et un courant par paliers de 50 mA, sur une plage declaree par le chargeur. Un APDO (Augmented Power Data Object) declare la plage (par exemple 3,3 V - 11 V, 0 - 5 A), et le peripherique demande un point de fonctionnement par Request Data Object. PPS est utilise pour la charge rapide de batteries en boucle fermee, ou le peripherique remonte SoC et temperature pour ajuster la tension en temps reel.

PPS est exige pour certains logos USB-IF de charger certifie (Certified USB Charger, Certified USB Fast Charger).

La negociation PD suit une sequence stricte : detection CC, attachement, echange de Source_Capabilities (table des PDO), Request, Accept ou Reject, PS_RDY. Un Power Role Swap est possible apres negociation, transformant un sink en source (cas typique d'un dock USB-C qui s'alimente puis fournit aux peripheriques).

Toute non-conformite a la sequence ou aux timings, frequente dans des implementations partielles, conduit a des echecs de compliance. Le respect strict des state machines decrites dans la USB PD Specification est l'un des points les plus delicats du programme.

Le connecteur USB-C transporte non seulement des donnees USB et de la puissance PD, mais aussi, en alternate mode, d'autres protocoles natifs encapsules sur les paires SuperSpeed. La negociation est portee par USB PD via les VDM (Vendor Defined Messages) Discover Modes / Enter Mode.

Alternate modeSpecificationDebit / capaciteNotes
DisplayPort Alt ModeVESA DisplayPort Alt Mode 1.0 / 2.0 / 2.1DP 1.4 / 2.0 / 2.1 (jusqu'a UHBR20, 80 Gbps)Partage des paires SS, peut etre 2 ou 4 lanes
Thunderbolt 3 / 4 / 5Intel Thunderbolt Specification40 / 40 / 80 Gbps (TB5 jusqu'a 120 Gbps asymetrique)Certification additionnelle Intel TB
HDMI Alt ModeHDMI Forum (statut deprecie)HDMI 1.4bQuasi-disparu au profit de DisplayPort Alt Mode
MHL Alt ModeMHL Consortium (statut deprecie)MHL 3.xQuasi-disparu
USB4 (non alt mode)USB4 v1 / v220 / 40 / 80 GbpsTunneling natif de DP, PCIe, USB 3.x

Avec USB4, le tunneling rend les alternate modes en partie redondants : un cable USB4 transporte nativement DisplayPort et USB 3.x sans bascule de mode. Mais les peripheriques USB-C non USB4, en particulier les ecrans en DisplayPort Alt Mode, restent largement deployes. La certification USB4 d'un produit ne couvre pas l'usage d'un alternate mode DisplayPort sur un autre port ; chaque mode est evalue separement.

L'USB-IF opere un programme de conformite structure autour de laboratoires accredites et d'evenements d'integration.

Une vingtaine de laboratoires dans le monde sont accredites par l'USB-IF pour executer les Compliance Tests. La liste est publique sur le site USB-IF. L'accreditation est specifique aux specifications couvertes (un laboratoire peut etre habilite pour USB 2.0, USB 3.2 et USB PD mais pas pour USB4, par exemple).

Les essais couvrent la couche electrique (eye diagrams SuperSpeed, masque RX, jitter, return loss, CC pull-ups, Vbus regulation, inrush current), la couche protocole (enumeration, descriptors, state machines USB et PD), la negociation PD (Source / Sink Capabilities, paliers SPR et EPR, PPS et Fast Role Swap si declares), la conformite Type-C (orientation, polarite, debounce timings) et l'interoperabilite avec un Gold Tree, set de produits hote / peripherique / chargeur de reference. Le Gold Tree est un point essentiel : un produit qui passe les essais electriques mais echoue a un test d'interoperabilite est retoque, meme si son comportement est conforme a la lettre des etats specifies.

L'USB-IF organise plusieurs USB Compliance Workshops par an, evenements semi-prives ou les fabricants peuvent presenter leurs produits aux laboratoires officiels sur place, beneficier de tarifs preferentiels et corriger les ecarts entre deux sessions. Les produits ayant satisfait les essais sont publies sur l'Integrators List, base publique avec TID (Test ID), VID, specifications certifiees et date. C'est cette liste, et non un certificat papier, qui fait foi pour l'usage des marques.

La directive (UE) 2022/2380 sur le chargeur commun, en application depuis le 28 decembre 2024 et etendue aux ordinateurs portables au 28 avril 2026, introduit dans la directive RED 2014/53/UE un article 3.4 qui impose des exigences techniques sur le port de charge filaire de la plupart des appareils portables.

L'article 3.4 ne nomme pas l'USB-IF et n'exige pas un logo certified. Il impose, en substance :

  • la presence d'un port USB Type-C sur les appareils portables a charge filaire ;
  • la compatibilite USB Power Delivery des que la puissance d'entree depasse 15 W, sans handshake proprietaire restrictif ;
  • la vente dissociee du chargeur (avec ou sans, au choix du consommateur) ;
  • un etiquetage harmonise indiquant la presence ou non du chargeur dans l'emballage et la puissance minimale / maximale.

Le renvoi technique se fait via la serie EN 62680, transposition CENELEC des specifications USB-IF :

  • EN IEC 62680-1-3 : Common components, USB Type-C cable and connector ;
  • EN IEC 62680-1-2 : USB Power Delivery ;
  • EN IEC 62680-1 : Universal Serial Bus interfaces, general.

Un produit conforme aux specifications USB-IF correspondantes satisfait l'exigence technique de l'article 3.4, sans qu'il soit reglementairement exige de detenir un certificat USB-IF. Mais en pratique, sans passage par les Compliance Tests, la demonstration de la conformite a la negociation PD et au socle USB-C est extremement difficile a documenter dans un dossier RED.

Certification USB-IF versus conformite reglementaire

Section intitulée « Certification USB-IF versus conformite reglementaire »

Le tableau ci-dessous resume la difference de nature.

AspectCertification USB-IFConformite directive (UE) 2022/2380 / RED art. 3.4
NatureProgramme prive de consortiumCadre reglementaire europeen
Acte juridiqueLicence de marque + listingMarquage CE + DoC RED
ObjetMarque, identite produit, interoperabiliteAcces au marche unique
SanctionRetrait de licence, retrait des listings, action en contrefaconInterdiction de mise sur le marche, retrait, amendes
DocumentsTID, listing Integrators List, rapports labDoC RED, dossier technique, etiquette harmonisee
ReferentielUSB Type-C, USB PD, USB4 (specs USB-IF)RED 2014/53/UE + serie EN 62680
Acteurs evaluateursAuthorized Compliance Labs (USB-IF)Autoevaluation module A ou organisme notifie

En pratique, un fabricant souhaitant placer un produit USB-C dans l'UE en couvrant a la fois la conformite reglementaire et l'usage des marques USB engage les deux programmes en parallele, en s'assurant que les rapports laboratoires couvrent les essais utiles aux deux. Voir marquage CE et pilier RED pour les regimes europeens, et chargeur universel USB-C, application 2024 pour le calendrier d'entree en vigueur.

Erreur la plus directe et la plus sanctionnee. Le mot USB, le trident officiel, le logo SuperSpeed, les marques USB4 et USB PD sont proteges. Toute mention exige une licence active et un produit liste sur l'Integrators List. Les marketplaces (Amazon, AliExpress, eBay) retirent regulierement les annonces a la suite de signalements de l'USB-IF.

Un cable USB-C revendiquant plus de 60 W (typiquement 100 W via 20 V / 5 A) sans e-marker valide est non conforme a la USB Type-C Specification. Il sera bride par les chargeurs PD a 3 A et refuse par les profils EPR. Defaut le plus frequent sur les cables d'origine douteuse.

Beaucoup d'implementations partielles fonctionnent avec un chargeur connu mais echouent sur un autre. La cause est presque toujours une approximation dans les state machines PD (timings PS_RDY, transitions Hard Reset / Cable Reset, ordre des Source_Capabilities). Le Gold Tree expose ces ecarts. Traiter la PD comme un protocole de communication a part entiere, avec tests unitaires et banc d'interop, plutot que comme une routine d'alimentation.

Confusion USB 3.x / USB4 sur la base du connecteur

Section intitulée « Confusion USB 3.x / USB4 sur la base du connecteur »

Un connecteur Type-C ne dit rien du debit. Un produit Type-C peut etre USB 2.0 only, USB 5Gbps, USB 10Gbps, USB 20Gbps ou USB 40Gbps / 80Gbps USB4. La nomenclature marketing officielle de l'USB-IF doit etre alignee sur la specification effectivement certifiee.

Subordonner la charge rapide a un protocole proprietaire

Section intitulée « Subordonner la charge rapide a un protocole proprietaire »

Plusieurs chargeurs et telephones implementent des protocoles proprietaires (QC, VOOC, SuperVOOC) en supplement de la PD standard. La directive (UE) 2022/2380 interdit explicitement de subordonner la charge rapide a un handshake proprietaire restrictif au-dela de 15 W. Le chargement complet en USB PD doit etre disponible avec n'importe quel chargeur PD conforme.

USB4 v1 et v2 imposent des essais specifiques, distincts de USB 3.2. Un produit annonce comme USB4 sans certification USB4 explicite, meme si le silicon le supporte techniquement, ne peut pas porter la marque USB4 ni le logo USB 40Gbps / USB 80Gbps.

La certification USB-IF coexiste avec plusieurs autres regimes :

  • Marquage CE et directive RED pour la mise sur le marche europeen ;
  • FCC Part 15 pour les emissions involontaires aux USA ;
  • CB Scheme pour la securite electrique (essais IEC 62368-1 sur les chargeurs) ;
  • Thunderbolt Certification d'Intel pour les produits TB3 / TB4 / TB5, en complement du USB-IF ;
  • Bluetooth SIG, Matter et autres consortiums pour les couches applicatives.

Pour un produit commercialise des deux cotes de l'Atlantique, voir EU + US, double certification ; pour les enjeux specifiques au chargeur commun en UE, voir chargeur universel USB-C, application 2024.

Voir egalement le glossaire pour les definitions VID, PID, e-marker, EPR, PPS, alternate mode, et les guides marquage CE, pilier RED ainsi que chargeur universel USB-C pour l'application de la directive (UE) 2022/2380.

Sources & références

  1. USB-IF, USB Implementers Forum , USB Implementers Forum www.usb.org/
  2. USB-IF Compliance Program , USB Implementers Forum www.usb.org/compliance
  3. USB-IF Document Library (USB 2.0, USB4, USB PD specifications) , USB Implementers Forum www.usb.org/document-library
  4. Directive (UE) 2022/2380, chargeur commun , EUR-Lex eur-lex.europa.eu/eli/dir/2022/2380/oj
  5. Directive RED 2014/53/UE, article 3.4 , EUR-Lex eur-lex.europa.eu/eli/dir/2014/53/oj
  6. Serie EN 62680, Universal Serial Bus interfaces for data and power , CENELEC standards.iteh.ai/catalog/standards/clc/