USB4與Thunderbolt 4同步推進，誰將占山為王？

電子發燒友網報道（文/周凱揚）

USB歷經了24年的發展，USB-IF也在去年3月公布了新一代的規范更新，USB4。這一規范的正式版本也于今年公布，參與初版規范制定的公司僅有蘋果、惠普、英特爾、微軟、瑞薩、意法半導體和德州儀器，如今已有50家以上公司參與該規范的制定。

USB-IF預計第一批USB4設備與線纜將于2020年年末出貨，但這一預期很可能會延后至2021年，且不說USB4的制造成本高于前幾代USB，全球制造業也暫時處于停工和遲緩的泥潭，對USB4的加速推行毫無幫助。

大部分人可能會存在困惑，為何新規范命名中的USB與4之間沒有空格？USB行業技術聯盟CEO Brad Saunders解釋道，這是為了消除規范迭代對消費者造成的困惑，不再用版本名來作為產品的區分要素。

將于今年下半年推出的英特爾Tiger Lake系列芯片和AMD Zen3系列芯片都會提供USB4的支持。USB作為全球普及率最高的接口之一，這下一代的接口標準究竟有哪些獨到之處，與Thunderbolt 4相比又有何異同呢？

USB4

USB 3.1和USB 3.2都是為了提升帶寬而推出的，USB4的設計目標仍然保持不變。不過這一規范的發布同樣是為了整合USB Type-C生態以及減少終端用戶的困惑。

新的USB4標準雖然推出了新的底層協議，但仍可以與現有的USB3.2、USB2.0以及Thunderbolt 3兼容。USB4將采用雙路雙單工的架構，加倍了Type-C的傳輸帶寬，傳輸速率至少要達到20Gbps，可選40Gbps，最大傳輸速率是上一代USB 3.2的兩倍，對認證的接口和線纜也將提供兩種不同的Logo。對于40Gbps的USB4，其編碼方式依然是USB 3.2所用的128b/132b，而20Gbps將采用64b/66b。一個USB4源每個端口至少提供7.5W的功率（5V，1.5A）。
除此之外，USB4為支持PCie和DisplayPort1.4a加入了隧道支持，從而在單一物理接口上實現多協議兼容。Brad Saunders指出，絕大多數配有USB4的電腦都將兼容Thunderbolt 3，但對于手機廠商來說，應該不會加入這一支持。至于軟件支持，目前已知Linux 5.6系統已經支持USB4，微軟Windows的USB4驅動據稱仍在開發當中。

賽普拉斯于今年三月公布了用于下一代桌面與移動電腦的Type-C控制器，EZ-PD CCG6DF和EZ-PD CCG6SF。這兩款控制器都是單芯片的解決方案，且兼容USB 3.2/4。
CCG6DF/ CCG6SF支持雙角色端口（DRP），并將完全支持PD3.0規范。該方案包含64KB的flash存儲和96KB的ROM儲存，同時支持故障防護的啟動和固件升級。

Thunderbolt 4
Thunderbolt接口自2011年正式公布以來，其傳輸速率已經從初代的10Gb/s提升至3代/4代的40Gb/s，Thunderbolt 3協議規范也成了USB4規范的基礎。Thunderbolt 4于今年CES上公布，并在本月發布了最終版本的規范。Thunderbolt 4完全符合USB4規范，雖然數據傳輸速率與上一代相同，但對PCIe鏈路的最小帶寬要求從16Gb/s提升至32Gb/s，同時支持雙路4K顯示或單路8K顯示，并加以英特爾VT-d的DMA保護，避免物理DMA攻擊。

英特爾還對具備Thunderbolt 4技術的PC做出了一些硬性要求，比如至少具備一個Thunderbolt 4接口，以及可以用該接口為計算機充電等。與計算機的鼠標或鍵盤存在交互時，Thunderbolt 4擴展塢也要支持設備的睡眠喚醒。據英特爾給出的數據，目前支持Thunderbolt 4的線纜最長可至2m，未來將會推出5到50m的主動式線纜。相關配件所需的接口功率依然維持在15W。作為Thunderbolt的設計者之一，英特爾全新的移動處理器系列Tiger Lake也將率先支持Thunderbolt 4。
英特爾于本月公布了支持Thunderbolt 4的8000系列控制器，包括為電腦制造商準備的JHL8540 和JHL8340 主機控制器，以及為配件制造商準備的JHL8440設備控制器。Thunderbolt的另一設計者蘋果已經在準備在Mac上棄用Intel的芯片，轉向ARM平臺，但蘋果聲稱出于該接口的速度與靈活性，未來Mac電腦將繼續支持Thunderbolt接口。英特爾為了提高Thunderbolt的市占率，也在2018年免除了OEM和芯片廠商在這一標準上的專利費，今年推出的華擎X570也成了首款通過Thunderbolt 3認證的AMD主板。

DisplayPort Alt Mode 2.0

對于許多追求輕薄的筆記本來說，HDMI和DisplayPort接口往往是限制厚度的因素，也因此衍生了Type-C、Thunderbolt、Mini DP等一系列接口。2014年，首款針對USB-C的DisplayPort Alt Mode推出，通過USB-C的高速引腳將USB數據重新映射至DisplayPort數據，因而將USB-C作為DisplayPort的視頻輸出接口。 隨著USB4的臨近，VESA也推出了DisplayPort Alt Mode 2.0，該模式不僅支持與USB的無縫互用，同時支持DisplayPort 2.0標準中的所有功能特性。在DisplayPort Alt Mode 2.0的幫助下，USB-C接口可以提供80Gbps的DisplayPort視頻傳輸速率。
該模式不僅支持8K以上的分辨率，還支持更高的刷新率及HDR顯示，可極大增加AR/VR產品的顯示體驗。VESA預計首批采用DisplayPort Alt Mode 2.0的產品將于2021年進入市場。

USB4與Thunderbolt 4兩大接口技術的推出為終端數據傳輸開辟了一片新天地，但高傳輸性能也為設備成本、線材制造、認證帶來了新的挑戰。相較之下，USB4的認證與制造成本依然低于Thunderbolt 4，Thunderbolt 4接口與線纜在英特爾芯片的筆記本電腦以及NUC迷你機中會更為常見。USB-C自2014年面世以來，在六年時間里就經歷了多次USB規范的更新，雖然普及率已經大幅提升，但市場內仍存在著比較大的版本差異。USB4此次也有20Gbps和40Gbps的版本，如果沒有Thunderbolt般的強制認證和Logo規范，也許會再現同樣混亂的版本分布。

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