電腦週邊

USB 4.0規範出爐! 傳輸頻寬達40Gbps! 可「選擇性」相容Thunderbolt 3標準

文.圖/Johan 2019-09-04 11:40:03
USB-IF協會在2019年3月宣布推出USB 4.0規範,其預告將整合Thunderbolt 3規範,使其傳輸頻寬達到40Gbps的水準,讓USB的傳輸速度再往上提升!亦即未來無論是USB 4.0或是Thunderbolt 3,都可以提供高達40Gbps的最大頻寬,讓電腦高速周邊裝置能發揮出更高速的傳輸速度,以提升整體工作效率。

USB 4.0規範正式釋出,內容有說把Thunderbolt 3規格納入麾下,但正式產品不一定得支援Thunderbolt 3 (圖為設計Logo/對白)


USB 4.0規範正式啟動,與Thunderbolt 3相容

如今,在差不多6個月的規範審閱期過了之後,USB-IF今日(9/3)終於正式公開USB 4.0規範,這次的宣佈,代表了下世代高速周邊傳輸已經來臨!

由於先前Intel主導之Thunderbolt 3採用USB Type-C的共規標準,使Thunderbolt 3連接埠,也長得跟USB Type-C一樣。而就在Intel宣佈將其Thunderbolt協議規範貢獻給USB Promoter Group之後,透過開放Thunderbolt 3的底層通訊協議,讓其他廠商也能生產基於Thunderbolt通訊協議的裝置。而最重要的就是免繳授權金(當然驗證還是得花驗證費就是了)!促使廠商能更願意把Thunderbolt的支援,加入到其下世代相容於USB 4.0的裝置端晶片裡,或是USB 4.0的周邊裝置中。

至於USB 4.0規範,則是建構在現有USB 3.2和USB 2.0的規格基礎上,所補充的全新架構。將原先USB 3.2所能提供的20Gbps最大頻寬,提升了兩倍,成為40Gbps,可實現多種同步資料和顯示協議。以下就是USB4解決方案的主要特點:

● 使用現有USB Type-C連接線,使用通過40Gbps認證的連接線即可以高達40Gbps的雙通道全速模式來運作
● 提供多種資料和顯示協議,可有效共享最大聚合頻寬
● 與USB 3.2、USB 2.0和Thunderbolt 3相容

此外,由於許多周邊的顯示埠(裝置端),已紛紛採用USB Type-C標準。而USB 4.0規範能夠提供電腦或各式裝置(主控端)更棒的周邊資源分配與擴充能力,讓外接顯示裝置所需要的資料串流能夠穩定輸出且達到最佳化,以讓多種裝置能夠獲得最大的頻寬需求,發揮出各周邊裝置最大效能。

也就是說,USB 4.0能有效分配頻寬,讓高速資料傳輸、視訊輸出,以及音訊輸出都不會互相干擾到,透過USB 4.0 Hub的有效分配,即可讓各裝置都擁有最大效能。例如你在玩遊戲時,您的4K 144Hz的螢幕用掉了40%的USB 4.0頻寬,那麼系統還剩下60%的頻寬可以應用在高速資料傳輸,這麼一來就不會因為玩遊戲而影響到外接儲存裝置的資料傳輸了。

當然,由於USB4規範引入了新的底層協議,但其可相容於現有USB 3.2、USB 2.0和Thunderbolt 3主控端與設備,因此USB 4.0可以同時讓快速與慢速裝置達到周邊互連能力的最大化。適合各廠商即刻導入。

USB 4/USB 3.2雙匯流排系統架構圖 (圖取自 USB-IF規格文件)


USB 4.0主控與裝置,可以「選擇性」的支援Thunderbolt 3

在USB 4.0規範文件中,有提到能與Thunderbolt 3裝置相容,但由於USB 4.0擁有自己的底層協議,因此對於USB 4.0主控端(Host)與裝置端(Device)來說,若還要增加支援Thunderbolt 3的協議,則可能會增加設計上的額外成本。因此,廠商可以「選擇性」的支援Thunderbolt 3,也就是可以設計出只支援純USB 4.0規範的產品,不一定要支援到Thunderbolt 3。

但是對於USB 4.0 Hub/Dock (中繼器/擴充塢)類的產品來說,規範裡面就得支援Thunderbolt 3的規格,也就是說,USB 4.0 Hub/Dock是一定得支援Thunderbolt 3的支援度。此外,這些USB 4為主的Dock,要達到多規格的支援程度,必須包含一組能夠支援USB 3的主控器。

USB4主控端和裝置端,可以選擇性地支援Thunderbolt 3的相容性 (圖取自 USB-IF規格文件)


簡單來說,USB 4.0的Host或Device端,可以透過減少Thunderbolt 3的支援,來降低設計成本,但USB 4.0的Hub/Dock產品,就得全部支援(USB 4/Thunderbolt 3/USB 3),因此這類產品相較於先前世代的產品來說,將會增加設計成本。

以USB4為主的Dock產品設計範例說明,必須包含一組Internal Host Controller (內部主控制器) (圖取自 USB-IF規格文件)


USB 4.0裝置預計最快2020年推出

至於消費者關心的USB 4.0產品何時會上市,由於USB 4.0規範才剛正式發表,目前USB-IF協會也謹訂於兩地舉辦USB開發者大會2019 (北美場9/17~18,台北場11/19~11/20),加上其相關產品(主控端、裝置端、Hub端)也都要經過USB插拔大會或認證單位的測試通過之後,才能取得USB認證標章,在市面上販售,因此預估USB 4.0產品最快應該是在2020年就可以看到!

然而要等到USB 4.0普及的話,首先是主控端晶片組要支援USB 4.0,以目前Intel和AMD最新的主機板晶片組(Chipset)或處理器(CPU)還支援到USB 3.0/USB 3.1來說,必須還要等個1到2個世代的產品之後,才有可能看到原生支援USB 4.0的產品。

然就實際面來看,以Intel陣營來說,其才剛發表的第十代Comet Lake或Ice Lake平台,且將會內建Thunderbolt 3的功能,因此至今起至2020年,將會看到不少以USB 3/Thunderbolt 3為主的桌機/筆電/工作站等相關產品,雖說USB 4已經發表,但預計Intel並不會那麼快發表其USB 4.0的晶片組/處理器,畢竟才剛發表Thunderbolt 3的平台,當然希望各廠商多生產Thunderbolt 3的周邊產品才是,而不是讓USB 4的光環蓋過自己,若要談USB 4.0的產品,預計也應該等到2021年以後才有可能吧!

那麼再來看AMD的部份,由於AMD已經推出7nm製程、支援PCIe 4.0規格的桌上型與伺服器處理器,然由於Thunderbolt 3 IP並不是AMD自己的,因此以其主機板平台目前主流支援到USB 3.1/USB 3.2 Gen.2 (10Gbps)的規格來看,在USB 3.2 Gen.2 x2 (20Gbps)晶片還沒上市或普及之前,加上現在USB 4.0 (40Gbps)又已經發表,預估AMD會直接跳過USB 3.2 Gen.2 x2 (20Gbps)的計畫,直接推出原生支援USB 4.0的晶片組/處理器(根據上述推斷,有可能省略Thunderbolt 3的支援,以免幫Intel抬轎)。也就是說,預估AMD在USB 4.0的腳步上會比Intel還快一點,也許最快2020年下半或2021年上半,就有機會看到USB 4.0主控端產品的推出!


發表您的看法

請勿張貼任何涉及冒名、人身攻擊、情緒謾罵、或內容涉及非法的言論。

請勿張貼任何帶有商業或宣傳、廣告用途的垃圾內容及連結。

請勿侵犯個人隱私權,將他人資料公開張貼在留言版內。

請勿重複留言(包括跨版重複留言)或發表與各文章主題無關的文章。

請勿張貼涉及未經證實或明顯傷害個人名譽或企業形象聲譽的文章。

您在留言版發表的內容需自負言論之法律責任,所有言論不代表PCDIY!雜誌立場,違反上述規定之留言,PCDIY!雜誌有權逕行刪除您的留言。