USB4

USB4 是 USB4 規範中指定的 USB 系統，USB開發者論壇於 2019 年 8 月 29 日發布了其 1.0 版本。

與以往的 USB 協定標準不同，USB4 需要 USB-C 連線器，並且要需要 USB PD 的支持以進行供電。與 USB 3.2 相比，它允許創建 DisplayPort 和 PCI Express 隧道。這種架構定義了一種與多個終端設備類型動態共享單個高速鏈路的方法，該方法能夠最好地按類型和套用處理數據傳輸。USB4 產品必須支持 20 Gbit/s 的吞吐量，可支持 40 Gbit/s 的吞吐量。但由於進行了隧道傳輸，當傳輸混合數據時，即使只以 20 Gbit/s 的速率傳輸數據，實際的數據傳輸速率可能比 USB 3.2 更高。

基本介紹

• 外文名：USB4
• 上市時間：2019年8月29日 

USB4名稱

USB4 規範版本 1.0（於 2019 年 8 月 29 日發布）使用“Universal Serial Bus 4”（“通用串列匯流排 4”）和“USB4”的名稱。該版本發布之前的一些新聞報導使用術語“USB 4.0”和“ USB 4”。 即使在修訂版1.0發布之後，有些人還是故意寫了“USB 4”，聲稱是“為了反映讀者搜尋的方式”。

USB4貢獻者

在 USB4 的 1.0 版發布時，蘋果（Apple）、惠普（hp）、英特爾（Intel）、微軟（Microsoft）、瑞薩電子（Renesas）、意法半導體（ST）、德州儀器（TI）這些公司的員工參加了標準技術工作組。

USB4設計目標

USB4 規範中闡明的目標是更高的傳輸頻寬，幫助融合 USB-C 連線器的生態並“最大程度地減少終端用戶的困惑”。實現此目的的一些關鍵領域是使用單個類型的 USB-C 連線器，同時保持與現有 USB 和 Thunderbolt 產品的兼容性。

USB4數據傳輸方式

USB4數據傳輸方式

USB4 本身不提供任何的通用數據傳輸機制或設備類（這不像 USB 3.x），而是主要用於提供隧道以傳輸其他協定（如 USB 3.2，Displayport 和可選的 PCIe）。儘管它確實提供了本地的“主機到主機”協定，但顧名思義，它僅在兩個連線的主機之間可用，並用於實現主機IP網路。因此，當主機與設備不支持可選的PCIe隧道傳輸時，最大非顯示頻寬被限制為USB 3.2 20Gbps，而僅有USB 3.2 10Gbps是強制實現。

USB4支持如下的隧道傳輸協定：

USB 3.2（“增強型超高速”）隧道

基於DisplayPort 1.4a的隧道

基於PCI Express（PCIe）的隧道

USB4還需要支持DisplayPort Alternate Mode（備選模式）。因此可以使用USB4隧道或該備選模式傳送DisplayPort信號。

USB-C連線器中的專用線始終支持USB 2.0。

USB4數據傳輸模式支持

某些傳輸模式是所有 USB4 設備都支持的，但 USB4 對其他傳輸模式的支持是可選的。這取決於設備的類型。

類型	主機	集線器	外設
USB 2.0 (480 Mbit/s)	是	是	是
USB4 20 Gbit/s 傳輸	是	是	是
USB4 40 Gbit/s 傳輸	可選	是	可選
USB 3.2 (10 Gbit/s) 隧道	是	是	可選
USB 3.2 (20 Gbit/s) 隧道[10]	可選	可選	可選
DisplayPort 隧道	是	是	可選
PCI Express 隧道	可選	是	可選
主機到主機（Host-to-Host）通信	是	是	不適用
DisplayPort Alternate Mode	是	是	可選
Thunderbolt Alternate Mode	可選	是	可選
USB-C Alternate Modes	可選	可選	可選

USB4數據傳輸模式

USB4 Gen 2 與 USB 3.2 Gen 2 是不同的。它們僅有傳輸速率（10 Gbps）是相同的，但二者在電氣層上的編碼方式不同。

儘管 USB4 需要支持雙通道模式，但在其雙通道連線的初始化期間仍使用了單通道操作。如果此時發生通道綁定錯誤，單通道連線也可以用作備選模式。

在 Thunderbolt 兼容模式下，根據 Thunderbolt 規格的要求，通道以 10.3125 Gbps（Gen 2）或 20.625 Gbps（Gen 3）的更高速率工作。

USB4供電

在 USB4 連線的創建前，需要先完成 USB Power Delivery（USB PD）協商。USB4 電源的每個接口必須提供至少 7.5W（5V，1.5A）的供電。在 USB PD 協商之前，USB4 設備的耗電需要小於 250mA（默認）、1.5A 或 3A，5V （這取決於 USB-C 的電阻配置）。USB PD 最高可提供 100 W 的功率。

USB4與Thunderbolt3兼容性

USB4 標準指出，USB4 的設計目標是“保持與 USB 和 Thunderbolt 產品的現有生態系統的兼容性”。但是與 Thunderbolt 3 的兼容性僅對於 USB4 主機和 USB4 外設是可選的。

USB4備用模式合作夥伴規格

DisplayPort Alt Mode 2.0

2020年4月29日，DisplayPort Alt Mode 2.0 發布，它支持基於 USB4 的 DisplayPort 2.0。

USB4軟體支持

2020 年 3 月 29 日發布的 Linux 5.6 支持 USB4。

USB4硬體支持

在 2020 年國際消費電子展（CES 2020）期間，USB-IF 和英特爾表示打算允許支持了所有可選功能的 USB4 產品作為 Thunderbolt 4 產品。預計首批與 USB4 兼容的產品將是英特爾的 Tiger Lake 系列和 AMD 的 Zen 3 系列CPU，這些產品將於2020年末發布。

• 支持 USB4 的設備有望在 2020 年出現。
• USB Promoter Group 執行長 Brad Saunders 預計，大多數帶有 USB4 的個人電腦將支持 Thunderbolt 3。但對於手機，製造商不太可能實現對 Thunderbolt 3 的支持。
• 2020 年 3 月 3 日，賽普拉斯半導體宣布推出支持 USB4 的新控制器。其中包括雙連線埠的 CCG6DF 和單連線埠的 CCG6SF。

USB4特性

• 增強型連線器和電纜。具有USB TYPE-C的主要功能，USB4較小，可正反接入，更容易插入。
• Thunderbolt3兼容性。在以前的USB標準中，還沒有與Thunderbolt 3兼容。2017年，英特爾將Thunderbolt 3的規格捐贈給USB-IF，供第三方使用。有了Thunderbolt支持，就可以使用外設、外部連線的GPU，以及到更傳統的外設（如存儲和顯示器）的高吞吐量、低延遲連線。
• 速度。USB4的速度是USB 3.2的兩倍，最高可達20Gbps，傳輸速度可達40Gbps。USB推廣集團執行長布拉德•桑德斯（Brad Saunders）表示，最新版本的無處不在的連線器將提供三種速度：10 Gbps、20 Gbps和40 Gbps。
• 支持USB PD。USB4最大的特點是支持USB電源傳輸（USB PD），因為並不是所有的USB-C設備都支持它。USB PD支持高達100瓦的電力傳輸。新的USB4將其每一個設備和主機符合USB PD標準，這對您的設備是偉大的-更快的充電和更好的電池壽命。手機和筆記本電腦的充電功率高達100W，而耳機等低功耗設備的涓流充電率則要低得多。
• 更好的資源配置。USB4完美地調整了通過同一連線傳送視頻和數據的可用資源量，沒有降低速度的機會。
• 向後兼容舊設備。最新版本的USB可用於配備USB 3和USB 2的設備和使用軟體狗的連線埠。