你不一定了解的USB 4.0
2021-04-05
14:00:37
来源: 半导体行业观察
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USB是技术应用的最成功案例之一。在过去20年来，USB通用标准一直都是有线数据和电源传输的中心。但是近年来，由于USB 3.x的标准具有多种不同电缆类型，使得情况变得有些混乱。另外，将多个连接标准纳入其中的一部分，这也变得更加令人困惑。
图一: USB 3.x的标准具有多种不同介面类型，使用上也令人困惑。
USB 4就是为了解决这个问题而生。USB 4使用单一标准连接器，也就是USB type-C，并将多个连接标准整合在一起。USB 4标准在Intel的第11代Core处理器，以及从MacBook Air、MacBook Pro 13和Mac mini开始的Apple Silicon Macs中都开始支援该标准。
USB 4规格发表时间在2019年底，一般来说，一旦新标准首次公布后，通常需要18个月左右的时间让设备进入市场。目前有大约超过50家的公司参与了USB标准的开发，特别值得注意的是USB Promoter Group的支持者，包括了苹果、惠普、英特尔、微软、意法半导体和德州仪器等。
所有USB 4设备和介面将主动与Thunderbolt设备兼容，来实现单一线缆的超快速数据传输以及高速设备充电。
在过去几年中，产生困惑的原因之一，是来自于Apple提出而由英特尔设计的Thunderbolt快速数据传输技术。现在市场上有超过400种配备Thunderbolt 3的PC，以及450种兼容的周边设备。
在今天，Thunderbolt可以透过USB-C连接器来运作（以前在USB-C普及之前，它可以透过DisplayPort连接线进行数据传输工作）。我们要先来了解一下Thunderbolt存在的两个关键问题：
首先，并非所有设备都具有Thunderbolt接口，除非设计人员已经掌握了规格表，否则就会搞不清楚究竟有哪些设备支援或者不支援Thunderbolt。这混乱主要是因为USB-C接口可以是Thunderbolt介面，但也可以是标准USB 3.x介面，或者现在的USB 4介面。
第二，在于即使它们看起来相同，然而相同的设备上，也可以同时具有与Thunderbolt相容的接口，和一些与Thunderbolt不相容的接口。这常为使用者带来非常大的困扰。
为了简化起见，英特尔已经宣布其在Thunderbolt上的工作交由USB Promoter Group来接手，该组织将负责定义USB的标准。这意味着Thunderbolt基本上将成为USB 4的基础技术，因此，所有USB 4设备和介面将主动与Thunderbolt设备兼容，来实现单一线缆的超快速数据传输以及高速设备充电。
而设备制造商也将能够在不向英特尔支付专利费用的情况下，制造新的Thunderbolt相容设备，这将使得该技术的采用变得更容易而没有门槛。
英特尔现在也正在将Thunderbolt 3整合到英特尔的CPU中，这项工作已经开始于英特尔2019年生产的第十代Core处理器上。
图二: USB 4将带来许多应用上的好处，提供更快的传输速度。
在2020年发布的USB 4，是USB标准最被期待的版本。事实上，USB 4是USB标准中的最新版本，它可以提供更快的传输速度。正如USB Promoter小组所宣布的那样，最新的USB标准将包括Thunderbolt 3，这不仅能提高传输速度，并将与许多现有的标准相容
要了解USB 4和USB 3.1之间的区别，可以比较一下该技术发展的层次。USB 3.0于2008年首次亮相，传输速度为5 Gbps ，而USB-C（或Type-C）是在2014年首次亮相，它使用了USB 3.1技术，新的连接器介面取代了旧的设计。至于USB 3.2是于2017年发布，可提供高达20 Gbps的传输速率。
与以前的USB 版本相比，新的USB 4标准具有三个主要优点：
第一，最高速度为40 Gbps：透过使用两条通道电缆，某些设备将能够以40 Gbps的速度运行，该速度与Thunderbolt 3相同
第二，与Thunderbolt 3设备相容：某些USB 4设备将可以与Thunderbolt 3设备一起使用，它还向下相容了USB 3.2、USB 3.1、USB 3.0、USB 2.0等。
第三，提供更好的视讯和数据频宽分配：如果使用者同时使用USB 4传输视讯和数据，则会相对应地分配频宽。举例来说，如果视讯传输需要占用到20％的频宽，则剩余的80％将分配用于传输数据。
USB 4将带来许多应用上的好处，包括更快的传输速度、更好的视讯频宽管理，以及与Thunderbolt 3的相容性。
与过去其他USB版本的命名方式不同，USB 4标准的正式写法，是在版本号码前没有空格。虽然大多数人可能会将其写为有空格的USB 4，但要注意的是官方名称是USB4。USB Promoter Group删除空格的目的，是希望能将重点从版本号码转移到品牌名称上。因为在未来，USB 4的发展并不打算进入4.0、4.1、4.2版本的演进，该组织希望USB 4尽可能简单。
●1995年：USB 1.0首次问世，紧随其后的是USB 1.1，它也可以与较旧的设备一起使用。同时导入了众所皆知的USB接口。
●1998年：iMac G3是第一款大众市场PC，它采用USB取代了串列和并列接口。
●2000年：USB 2.0进入竞争状态，并开始提供了一些电源传输选项，该标准也是为手机充电的先驱。同时USB随身碟同时问世。
●2008年：USB 3.0首次亮相，传输速度达到5Gbps。USB 3.1是升级版本。
●2014年：USB-C或USB Type-C首次问世。它使用了USB 3.1技术，也具有取代旧式USB接口的新连接器。有点类似苹果公司的Lightning介面一样，它是对称的，可以不同方向插入。
●2017年：市场首次讨论了USB 3.2，该标准可提供高达20Gbps的数据速率。USB 3.2在2019年上市。以下比较一下USB 3.2各代的速度差异。
★USB 3.2 Gen 1称为USB 3.0，最高速度5 Gbps。
★USB 3.2 Gen 2称为USB 3.1，最高速度10 Gbps。
★USB 3.2 Gen 2x2，普遍被认为是USB 3.2，最高速度可达20Gbps。
●2019年：USB 3.2在市面上推出相关产品，同时宣布USB 4。
●2020年：Apple Silicon Mac和Intel的第11代Core处理器均开始支援USB 4。
责任编辑：Sophie
