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USB4和Thunderbolt 4（雷電4）是下一代接口技術(shù)，在很多方面都很相似，比如兩者都使用了Type-C接口，都能實現(xiàn)高達(dá)40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，都可以提供足夠的電力給筆記本電腦充電，并且還能驅(qū)動外部顯示器。配備USB4和/或Thunderbolt 4的設(shè)備正相繼上市，下面我們就一起看看如何才能將它們區(qū)分開來。 USB4：下一代高性能USB標(biāo)準(zhǔn) 通用串行總線（USB）技術(shù)已經(jīng)存在了24年，USB4是USB標(biāo)準(zhǔn)的最新版本，最高支持40Gbps的傳輸速度，這一數(shù)值是先前USB 3.2版本的兩倍。即使是速度較低（20Gbps）的USB4版本，也將提供比大多數(shù)USB 3.2更快的傳輸速度。 如果說早期版本的USB分別采用了USB Type-A、micro USB等連接器作為接口，那么除了更大的帶寬外，USB4與這些版本的最大不同之處就是它采用了標(biāo)準(zhǔn)的USB Type-C連接器。Type-C不僅外形小巧，還沒有正反方向區(qū)別，可以隨意插拔，這也是它非常受歡迎的重要原因。 此外，USB4還可以比以前的USB版本更靈活地傳輸文件和視頻數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行優(yōu)先級排序。USB4在物理端口上提供了與PC原來所用數(shù)據(jù)接口的向后兼容性，包括Thunderbolt 3、USB 3.2和USB 2.0設(shè)備。 USB4之所以能成為現(xiàn)實，部分原因要?dú)w功于英特爾基本上放棄了其Thunderbolt 3在沒有許可證的情況下使用的權(quán)利。USB4是USB-IF命名的下一代高性能USB標(biāo)準(zhǔn)，它采用了Thunderbolt 3技術(shù)，這意味著一些USB4產(chǎn)品可能具備Thunderbolt 3提供的所有功能，包括使用一根電纜為電腦供電、將視頻輸出傳送到顯示器以及傳輸數(shù)據(jù)等。 與以前的USB版本相比，USB4主要有四個優(yōu)點(diǎn)，具體如下： · 最大40Gbps的傳輸速度：通過使用雙通道電纜，USB4接口能夠以高達(dá)40Gbps的速度傳輸數(shù)據(jù)。這一性能與Thunderbolt 3相同。 · 在視頻和數(shù)據(jù)之間共享帶寬。USB4規(guī)范的很大一部分是協(xié)議隧道，即在通過同一連接發(fā)送視頻和數(shù)據(jù)時動態(tài)調(diào)整可用資源量的能力。在帶寬允許的情況下，· · 可同時發(fā)送DisplayPort、PCIe和USB數(shù)據(jù)包。因此，如果視頻只需要20%的帶寬來驅(qū)動1080p顯示器，那么空余出來的80%帶寬就可以用于從外部SSD傳輸文件，也就是說SSD可以在USB4或PCIe兩種模式下工作。 USB4主機(jī)支持USB PD標(biāo)準(zhǔn)。雖然并非所有設(shè)備都支持，但目前已經(jīng)有一些USB4設(shè)備支持USB PD標(biāo)準(zhǔn)，前提是每個USB4設(shè)備和主機(jī)都必須符合USB PD規(guī)范。 后向兼容。USB4能與USB3和USB2等原有的設(shè)備和端口配合使用。不過，如果將USB4設(shè)備連接到USB 3端口時，它將無法以40Gbps的速度傳輸。原有的USB3和USB2端口也不會因為將其連接到全新的USB4驅(qū)動器上而突然變得更快。談到與Thunderbolt 3設(shè)備的兼容性，只能說不是所有的USB4都能與Thunderbolt 3設(shè)備完全兼容，還要看協(xié)議層是否一致。 
圖1：JAE USB Type-C DX07系列連接器（圖源：JAE） 高速率下必然存在信號完整性（SI）的要求，USB4也不例外。因此，USB4在實際使用時需要配備全新和改進(jìn)的連接器和電纜。為了在USB4 40Gbps設(shè)備中使用，Type-C連接器必須滿足單個連接器的規(guī)范性或強(qiáng)制性信號完整性要求。過去，Type-C連接器不需要SI測試就能獲得認(rèn)證。現(xiàn)在，為了獲得USB4 40Gbps認(rèn)證，這些Type-C連接器就必須通過SI的標(biāo)準(zhǔn)要求。比如，JAE的USB Type-C DX07系列插座連接器，就已經(jīng)獲得USB4 40Gbps認(rèn)證。 Thunderbolt 4：面向未來的英特爾最新連接標(biāo)準(zhǔn) Thunderbolt接口在過去十年中一直是筆記本電腦中速度最快、功能最豐富的端口，最初是在2011年的MacBook Pro上推出，并且是專為MacBook Pro開發(fā)的。它的用途始終是作為高帶寬端口，同時也是多個外圍設(shè)備的單一連接點(diǎn)。十年后，Thunderbolt接口已成為英特爾（Intel）筆記本電腦產(chǎn)品的突出特點(diǎn)。在2015年，當(dāng)Thunderbolt 3發(fā)布時，這個端口在Windows電腦上開始被廣泛采用。 Thunderbolt 4是英特爾連接標(biāo)準(zhǔn)的最新版本，傳輸速度高達(dá)40Gbps。此外，Thunderbolt 4還支持雙4K顯示器，并且繼續(xù)為USB集線器提供Thunderbolt備用模式。基本上，通過這個單一端口，就可以連接外部顯示器，同時為筆記本電腦充電（或快速充電），或者連接多個外圍設(shè)備，充分發(fā)揮40Gbps帶寬的作用。 Thunderbolt是英特爾和Apple公司開發(fā)的技術(shù)品牌，于2011年首次亮相，第4版于2020年下半年發(fā)布。為了使用Thunderbolt 4品牌，設(shè)備和配件制造商需要向英特爾支付許可費(fèi)，并獲得英特爾的認(rèn)證。雖然Thunderbolt 3最初也有類似的限制，但英特爾最終將該協(xié)議貢獻(xiàn)給了USB Promoter group，這也是為什么在前文中我們提到USB4之所以能夠誕生并擁有許多以前僅通過Thunderbolt 3才能獲取的功能，最終要感謝英特爾的原因。 現(xiàn)在，Thunderbolt 4將接替Thunderbolt 3，包括對新USB4規(guī)范、DisplayPort 1.2和PCIe的支持。Thunderbolt 4還與幾乎所有其他產(chǎn)品兼容，包括所有Thunderbolt版本（具有適用于Thunderbolt和Thunderbolt 2的適當(dāng)適配器）和USB。 事實上，Thunderbolt 4并不會比Thunderbolt 3快多少，兩者的最高速度都是40Gbps。但Thunderbolt 4將帶來一些全新的功能，旨在為更多使用場景帶來更好的安全性和支持。從英特爾公布的信息看，為了獲得Thunderbolt 4認(rèn)證，設(shè)備將需要滿足一組最低要求，這將使它們區(qū)別于其他標(biāo)準(zhǔn)。 二者的區(qū)別在于： Thunderbolt 4現(xiàn)在至少支持兩個60Hz的4K顯示器或一個30Hz的8K顯示器; Thunderbolt 3可以通過正確的設(shè)置處理雙4K顯示器，但它只需要支持至少一個4K顯示器就可以通過認(rèn)證。 此外，Thunderbolt 4在視頻支持、PCIe帶寬等方面提出了一系列新的最低性能要求，比如，所需PCIe帶寬需增加一倍，即將從Thunderbolt 3的16Gbps提升到32Gbps。 第一批采用Thunderbolt 4技術(shù)的計算機(jī)中有一些是采用第11代英特爾酷睿“Tiger Lake”處理器的筆記本電腦，因為這些芯片集成了Thunderbolt 4控制器。 USB4和Thunderbolt 4有何不同？ 雖然兩個標(biāo)準(zhǔn)都標(biāo)稱峰值帶寬為40Gbps，但對于Thunderbolt 4來說，這是一個最低要求。而對于USB4來說，最低規(guī)格實際上是20Gbs。也就是說，不是每個USB4接口都支持40Gbps傳輸，一些USB4產(chǎn)品的最高速度僅為20Gbps。USB4實際上有四個不同的版本，目前我們主要看到的是這樣兩個版本：USB4 Gen 2x2和USB4 Gen 2x3。它們的品牌名稱分別為USB4 20Gbps和USB4 40Gbps。
圖2：不同的USB4版本及Logo（圖源：USB-IF） Thunderbolt 4和USB4之間的另一個關(guān)鍵區(qū)別是，英特爾認(rèn)證所有Thunderbolt附件，而與USB4兼容的配件不會經(jīng)過任何此類過程。對于視頻傳輸，USB4上的最低規(guī)格也非常低，PCIe也是可選的，因而不同機(jī)器的USB4端口性能會有很大不同。而Thunderbolt 4可支持完整的兩個4K顯示器（兩個DP1.4流）以及完整的四個PCIe Gen 3通道，因而對所有設(shè)備而言，Thunderbolt 4提供的性能是一致的。 在功耗上，由于USB4最低只需要達(dá)到20Gbps，并且沒有規(guī)定最低顯示分辨率，因此功耗相對較低。正常情況下，USB4的功率要求最低為7.5W，而Thunderbolt 4則需保證15W。 表1概述了Thunderbolt 4和USB4（使用DisplayPort技術(shù)）之間的一些差異：
表1：Thunderbolt 4和USB4之間的主要差別 從使用成本上看，Thunderbolt長期以來一直是英特爾協(xié)議，它需要使用專用芯片并向英特爾支付版稅，這意味著Thunderbolt不可能像USB那樣被普遍使用，而是只能在高端電腦中才會出現(xiàn)。現(xiàn)在，貌似英特爾l逐漸改變了其市場策略，在最新的Thunderbolt行動中，向部分芯片制造商開放了Thunderbolt。 走向融合：下一代連接技術(shù)發(fā)展趨勢 USB4的問世將帶來一系列好處，包括更快的傳輸速度、更好的視頻帶寬管理以及與Thunderbolt 3/4的可選兼容性。 在接口方面，USB4和Thunderbolt 3/4都使用相同的物理連接器USB Type-C（也稱為USB-C），接口的一致性也為兩種技術(shù)的融合發(fā)展奠定了物理基礎(chǔ)。 英特爾此前已經(jīng)宣布將Thunderbolt 3協(xié)議授予USB Promotor Group，允許具有USB 4端口的設(shè)備與Thunderbolt 3設(shè)備兼容，并將USB 4設(shè)備連接到Thunderbolt 3上。這是行業(yè)內(nèi)的一個好消息，尤其是想要通過連接eGPU（外部圖形卡）玩游戲的筆記本電腦用戶。 除了與英特爾合作將Thunderbolt 3規(guī)范添加到USB4之外，USB-IF還與視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（VESA）合作，為USB4增加了顯示功能。USB4規(guī)范的相關(guān)部分是對DisplayPort Alt Mode 2.0的支持，這為高分辨率顯示器的供電提供了巨大的支持。 然而理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感。盡管市場上有很多Thunderbolt 3 eGPU，但很少有筆記本電腦和臺式機(jī)配備Thunderbolt 3，而且?guī)缀鯖]有任何主板支持Thunderbolt 3的開箱即用。因為Thunderbolt是英特爾的標(biāo)準(zhǔn)，所以在任何AMD驅(qū)動的計算機(jī)上都找不到它。另外，因為不是開放標(biāo)準(zhǔn)，需要額外的芯片，所以Thunderbolt 3的實現(xiàn)成本也高于標(biāo)準(zhǔn)USB4。今天，假如你想要一個eGPU或者一個超級高速的Thunderbolt 3存儲驅(qū)動器，現(xiàn)實情況是，你對電腦的選擇是非常有限的。 有了USB4，設(shè)備和主機(jī)制造商可以省去許可費(fèi)這筆錢，降低了使用成本，大規(guī)模采用的可能性大大提高。當(dāng)然這里也有一個潛在的問題：與Thunderbolt3的兼容性不是USB4規(guī)范的必需部分，所以制造商可以不必實現(xiàn)它。也就是說，即便你買了一臺帶有USB4的筆記本電腦，仍然可能會發(fā)現(xiàn)它不能與你的RazerCoreX圖形卡一起工作。 結(jié) 語 USB4和Thunderbolt 4這兩種標(biāo)準(zhǔn)實際上并不存在競爭關(guān)系。Thunderbolt 4可以看作是帶有所有配件的USB4。隨著USB 4的出現(xiàn)，Thunderbolt 4很快也會進(jìn)入市場。要將計算機(jī)或外圍設(shè)備認(rèn)證為Thunderbolt 4，制造商必須獲得英特爾的認(rèn)證，證明其能夠支持USB4的所有功能，包括對Thunderbolt 3支持。 從理論上講，沒有什么能阻止USB4設(shè)備和配件制造商采用與Thunderbolt 3/4大部分相同的技術(shù)。如果這樣做的話，他們可以在許可和測試費(fèi)用上節(jié)省一筆費(fèi)用。這樣看下來，2021年有望出現(xiàn)一個以USB4為特色的設(shè)備更新潮，畢竟USB4擁有超越以往的數(shù)據(jù)傳輸速度，在設(shè)備兼容性和通過端口充電方面也增加了新的功能。 當(dāng)然，現(xiàn)在就下斷言說USB4馬上進(jìn)入大規(guī)模商用還為時過早。雖說免了使用許可費(fèi)，但大規(guī)模采用USB4目前還是有障礙的，其中最大的障礙就是成本。雖然我們不知道PC和設(shè)備供應(yīng)商添加USB4接口需要多少成本，但有一點(diǎn)應(yīng)該是肯定的：即它需要比當(dāng)前最新的標(biāo)準(zhǔn)USB 3.2更昂貴的組件。 來源：貿(mào)澤電子 作者：Doctor M |
