蘋(píng)果M1、Intel搶先支持 USB4好在哪？

在蘋(píng)果不久前發(fā)布的三款采用M1芯片的Mac產(chǎn)品中，除了時(shí)隔多年后再度換回蘋(píng)果自研芯片，帶來(lái)讓人驚嘆的性能和功耗表現(xiàn)外，還成為首批搭全新USB4規(guī)范的設(shè)備，

全新的USB4（官方特別標(biāo)注USB和4之間沒(méi)有空格）于2019年發(fā)布，目前除了蘋(píng)果這幾款終端外，還有數(shù)款采用第十一代酷睿Tiger Lake處理器的筆記本產(chǎn)品和少量采用該規(guī)范的產(chǎn)品已經(jīng)率先上市。

不過(guò)參考它帶來(lái)了大量實(shí)用的新特性，USB4擁有相當(dāng)不錯(cuò)的普及前景，相信不久的將來(lái)，我們就能看到采用該協(xié)議的產(chǎn)品大量上市。而今天我們就來(lái)聊聊，這個(gè)全新的USB規(guī)范將能為我們帶來(lái)哪些驚喜。

USB4的主要特性

跟此前最強(qiáng)的USB規(guī)范（USB 3.2 Gen 2 x 2）相比，全新的USB4規(guī)范將擁有更快的傳輸速度、更好的視頻帶寬管理以及對(duì)雷電3設(shè)備的兼容性，此外它還肩負(fù)著USB標(biāo)準(zhǔn)化組織（USB-IF）要規(guī)范USB協(xié)議命名的重任。

最大傳輸速度提升到40 Gbps

作為一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，USB4最關(guān)鍵的升級(jí)自然是傳輸速度，搭配使用完整規(guī)格的四個(gè)雙向通道線(xiàn)纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是，USB4設(shè)備的最高傳輸速度達(dá)到雷電3接口的40Gbps，相比上一代的USB 3.2 Gen 2×2足足提高了一倍，也為該接口更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景打下基礎(chǔ)。

需要注意的是，雖然USB4的理論速度可以達(dá)到40 Gbps，但并非所有USB設(shè)備達(dá)到最高的船速速度標(biāo)準(zhǔn)，而且要達(dá)到最高傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)其他硬件提出了更高的要求，這也是限制雷電3接口普及的重要原因。

為此，USB-IF專(zhuān)門(mén)制定了20 Gbps版本的USB4規(guī)范，雖然理論極限速度下降到一半，但是仍比目前主流的USB 3.x 規(guī)范快上不少，并且可以支持下面提到的一些新特性。

視頻傳輸協(xié)議升級(jí)為DisplayPort 2.0

在視頻傳輸協(xié)議方面，USB4將從此前的DisplayPort 1.4升級(jí)支持到DisplayPort 2.0，這意味著USB4可以在DisplayPort Alt Mode（備選模式）下，實(shí)現(xiàn)對(duì)8K@60Hz+HDR10視頻的實(shí)時(shí)傳輸。參考DisplayPort 2.0協(xié)議最高可以支持高達(dá)80Gbps的傳輸速率，而且支持在USB模式下實(shí)現(xiàn)，因此未來(lái)的USB4在視頻傳輸帶寬上還有擁有不少進(jìn)步空間。

兼容現(xiàn)有的雷電3設(shè)備

采用完整規(guī)格的USB4可以兼容現(xiàn)有的雷電3設(shè)備，也是USB4規(guī)范的一個(gè)重要特性，這將大幅提高該規(guī)范在推廣初期的可用性，也可以避免雷電2接口向雷電3演進(jìn)過(guò)程中遭遇的兼容性問(wèn)題再次發(fā)生。之前一直有說(shuō)法稱(chēng)，USB4其實(shí)是雷電3的一個(gè)新馬甲，不過(guò)從具體的應(yīng)用來(lái)看，這兩者之間還是存在不少差異的，后面在技術(shù)分析環(huán)節(jié)我們?cè)僭敿?xì)討論這一問(wèn)題

只提供數(shù)據(jù)傳輸通道，可以動(dòng)態(tài)分配不同類(lèi)型數(shù)據(jù)的帶寬

由于USB4規(guī)范本身并不提供任何的通用數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，而是提供數(shù)據(jù)通道并且利用其它數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議（USB 3.2、Displayport 、PCIe等）進(jìn)行目標(biāo)類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳輸，該特性搭配全新的動(dòng)態(tài)調(diào)配機(jī)制，可以大幅提高對(duì)數(shù)據(jù)通道的利用率。

舉個(gè)例子，假如我們使用的是速率為40 Gbps的USB 4設(shè)備，傳輸4K視頻的同時(shí)要用支持PCIe通道的外置SSD傳輸數(shù)據(jù)，此時(shí)視頻通道只占用了12.5Gbps的通道，其余27.5Gbps的帶寬都可以全部用于通過(guò)USB協(xié)議或PCIe通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。而不是像以往一樣每個(gè)通道都占用了固定的帶寬，導(dǎo)致在進(jìn)行視頻傳輸時(shí)（不管是1080P還是4K），數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣染蜁?huì)直接被限制到低速模式。

Type-C接口獨(dú)占

由于各種新特性的支持，完整規(guī)格的USB 4只能通過(guò)雙向Type-C接口進(jìn)行傳輸，將不再提供對(duì)USB Type-A或USB Type-B接口的兼容。這些接口未來(lái)應(yīng)該還會(huì)出現(xiàn)在集線(xiàn)器和拓展塢當(dāng)中，不過(guò)就無(wú)法利用USB4的新特性。

這種改變也是大勢(shì)所趨，因?yàn)橄馯SB-PD快充、多協(xié)議雙向傳輸?shù)裙δ芤彩怯蠺ype-C接口的獨(dú)占功能，未來(lái)其他舊式USB接口也將逐步退出歷史舞臺(tái)。

所有符合USB4規(guī)范的設(shè)備都支持PD協(xié)議

在當(dāng)今一些Type-C設(shè)備支持基于PD協(xié)議的高功率店里傳輸協(xié)議，并非所有采用該接口的設(shè)備都支持這圖改不方便，而來(lái)到USB4時(shí)代，所有采用該規(guī)范的接口都必須支持PD協(xié)議，這樣才能確保這些設(shè)備獲得充足的店里供應(yīng)和更出色的電源管理。

成本飆升，但價(jià)格會(huì)遠(yuǎn)低于雷電3

在一大堆新特性的加持下，線(xiàn)纜、接口和周邊設(shè)備的成本自然也會(huì)水漲船高，影響這雷電接口普及的最大障礙之一是它的使用成本，為普及這些新特性而來(lái)的USB4肯定也考慮到這一點(diǎn)。

由于USB4并不像雷電接口那樣需要額外的授權(quán)費(fèi)用，擁有這些新特性的USB4線(xiàn)纜自然也會(huì)省下一大筆認(rèn)證費(fèi)用，而根據(jù)目前透露的信息，USB4在初期并不會(huì)像雷電接口一樣只出現(xiàn)在高端市場(chǎng)的產(chǎn)品中，而是將會(huì)全面出現(xiàn)在各價(jià)位段的產(chǎn)品中。

USB4接口跟雷電接口的關(guān)系

盡管目前市面上已經(jīng)有不少采用雷電3接口的外置顯卡拓展塢，但是經(jīng)過(guò)這么多年過(guò)去了，只有少數(shù)高端筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)會(huì)提供這一接口，而在DIY市場(chǎng)，幾乎沒(méi)有主板產(chǎn)品會(huì)原生提供雷電3接口。

由于雷電接口主要是intel和蘋(píng)果聯(lián)合制定的標(biāo)準(zhǔn)，因此目前的市場(chǎng)上，除了最近幾代的Mac產(chǎn)品和少數(shù)使用intel處理器的高端Windows筆記本提供對(duì)這一接口的支持。

與標(biāo)準(zhǔn)USB協(xié)議相比，屬于私有協(xié)議雷電協(xié)議需要額外的授權(quán)費(fèi)，即便不考慮這一額外的費(fèi)用，除了需要在CPU上提供支持，還得搭配上額外的輔助芯片才能使用，因此要使用該接口需要付出高昂的額外成本。

采用AMD處理器和其他移動(dòng)端Soc的產(chǎn)品更是直接被intel拒之門(mén)外，因此這款接口一直難以進(jìn)行大規(guī)模普及，再具吸引力的特性也鮮有用武之地。

而在英特爾已經(jīng)將雷電3協(xié)議授權(quán)給USB標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，而且核心特性和技術(shù)都被應(yīng)用在全新的USB4規(guī)范上，因此完整版USB4的設(shè)備在理論上可以與Thunderbolt 3設(shè)備兼容，這也是這項(xiàng)規(guī)范在公布之初就備受關(guān)注的重要原因。

因?yàn)樵赨SB4協(xié)議被推廣后，設(shè)備制造商將不再需要向英特爾支付任何額外的授權(quán)費(fèi)用，就可以制造出兼容現(xiàn)有雷電3設(shè)備的產(chǎn)品，消費(fèi)者也可以用更實(shí)惠的價(jià)格享受到顯卡拓展塢、超高速外置SSD、多屏4K拓展等現(xiàn)在還高高在上的技術(shù)，因此這USB4比雷電3/4更具市場(chǎng)潛力。

不過(guò)需要注意的是，USB4對(duì)雷電3的兼容并不是硬性要求，設(shè)備制造商們推出的USB4接口并不一定能完美兼容現(xiàn)有的雷電3設(shè)備。

以蘋(píng)果最新的使用自家M1芯片的MAC設(shè)備為例，它們雖然是配備了雷電3/USB4端口，但是這些Mac卻不能使用外置顯卡拓展塢，這也跟采用ARM架構(gòu)的處理器與現(xiàn)有顯卡的兼容性以及PCIe通道的調(diào)用有關(guān)。

同樣的情況也會(huì)出現(xiàn)在未來(lái)的平板電腦和手機(jī)上，因此設(shè)備間的兼容性不但跟接口相關(guān)，也得考慮到連接設(shè)備間的兼容性。

而雷電3/4規(guī)范短期內(nèi)也不會(huì)因?yàn)閁SB4的推出而被淘汰，采用這該規(guī)格的接口仍需要通過(guò)英特爾的認(rèn)證，制造商們要生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的設(shè)備仍需乖乖給intel交費(fèi)，不過(guò)通過(guò)認(rèn)證的產(chǎn)品在兼容性上肯定會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。

這種情況就類(lèi)似與現(xiàn)實(shí)器產(chǎn)品上，NVIDIA的G-Sync技術(shù)和通過(guò)DP1.4接口實(shí)現(xiàn)的FreeSync技術(shù)之間的關(guān)系，雖然支持的FreeSync技術(shù)的顯示器可以在兼容模式下開(kāi)啟G-Sync，但是要完美使用G-Sync，顯示器仍需使用專(zhuān)用芯片以及通過(guò)NVIDIA的認(rèn)證。

因此，雖然完整版的USB4雖然理論上可以在通過(guò)相似甚至相同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電3/4設(shè)備的支持，并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能（如通過(guò)PCIe通道調(diào)用顯卡、通過(guò)DisplayPort 2.0輸出8K視頻、通過(guò)PD實(shí)現(xiàn)100W快充），但是它們?cè)趯?shí)現(xiàn)該功能的過(guò)程中遵循的規(guī)范和使用的芯片不盡相同。

而最為重要的是，由于USB4的開(kāi)源協(xié)議，它的功能模塊不是固定的，廠(chǎng)商們可以根據(jù)產(chǎn)品需要和成本自行選擇，這就意味著，在絕大多數(shù)情況下，USB4只能實(shí)現(xiàn)某些特性，而通過(guò)雷電認(rèn)證的設(shè)備，尤其是線(xiàn)纜，就可以完整實(shí)現(xiàn)這些特性，就比如一條支持USB4的線(xiàn)纜，可能在傳輸速度上能達(dá)到40Gbps，但受限于線(xiàn)材材質(zhì)，最大充電功率只能達(dá)到20W（最標(biāo)準(zhǔn)仍為7.5W），這種情況在USB 3.x時(shí)代已經(jīng)司空見(jiàn)慣，未來(lái)的USB4也無(wú)法避免。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，雷電3/4接口是一種必須通過(guò)強(qiáng)制認(rèn)證的接口，通過(guò)認(rèn)證即能完整支持協(xié)議規(guī)定的所有特性（仍需考慮設(shè)備間軟硬件兼容）；而USB4接口只是一種基于推薦規(guī)范的接口，滿(mǎn)足最低要求即可使用該名稱(chēng)，上限表現(xiàn)能達(dá)到雷電3的水平，但是下限表現(xiàn)可能跟目前主流的全功能Type-C（USB 3.2）沒(méi)有明顯區(qū)別。

他們是能實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能并且部分功能相互兼容的兩種不同技術(shù)規(guī)范，而在實(shí)際應(yīng)用層面，雷電3基本可以認(rèn)為是USB4的完全體，USB4規(guī)范的大部分性能和應(yīng)用指標(biāo)也是基于現(xiàn)有的的雷電3規(guī)范。

為什么USB 4被正式拼寫(xiě)為“USB4”

USB4在官方命名上跟以往產(chǎn)品間最大的特點(diǎn)，就是去掉了USB和后綴數(shù)字間的空格，根據(jù)USB規(guī)范委員會(huì)的官方講法，USB4將作為一種品牌標(biāo)識(shí)而不再是作為一種版本號(hào)來(lái)存在，未來(lái)也不會(huì)出現(xiàn)USB4.x這些名稱(chēng)，這種操作的最大意義可以強(qiáng)化這項(xiàng)規(guī)范的標(biāo)識(shí)感，就像目前無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)領(lǐng)域的Wi-Fi x命名規(guī)則，很好地推動(dòng)了Wi-Fi 6（802.11ax）技術(shù)的快速普及。

相信不少朋友對(duì)以往USB規(guī)范的命名頗有微詞，各種不同產(chǎn)品線(xiàn)之間的命名五花八們，以USB 3.x未來(lái)，一共擁有USB 3.0，USB 3.1 Gen 1，USB 3.1 Gen 2和四個(gè)不同版本的USB 3.2在內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范，以還包括USB PD和USB Alt Mode（DP/HDMI視頻模式）等各類(lèi)名詞，他們的規(guī)范Logo更是豐富，消費(fèi)者自然也難以直觀(guān)地區(qū)分這堆協(xié)議之間的區(qū)別。

USB規(guī)范委員會(huì)同時(shí)表示，未來(lái)的USB4也不再使用USB4.x的版本號(hào)進(jìn)行規(guī)格更新，即便未來(lái)基于該技術(shù)規(guī)范的產(chǎn)品能在速度上游更大的突破（比如80Gbps），也未來(lái)仍會(huì)被稱(chēng)為USB4，而且還會(huì)推廣使用更加直觀(guān)的名字，就像USB 3.x被稱(chēng)為超高速USB（SuperSpeed USB）一樣，USB 4可能會(huì)推出更具標(biāo)示性的名稱(chēng)，類(lèi)似于視頻分辨率上的480P=高清、720P=超清、1080P=全高清。

USB4協(xié)議產(chǎn)品的未來(lái)截止目前為止，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在售的產(chǎn)品中，單獨(dú)標(biāo)識(shí)為配備USB4接口的終端產(chǎn)品只有采用M1芯片的蘋(píng)果Mac系列，而一眾采用第十一代酷睿Tiger Lake處理器的筆記本產(chǎn)品配備的是更強(qiáng)勁的雷電4規(guī)范接口，雖然向下兼容USB4，但顯然清一色高端產(chǎn)品定位不是USB4接口最大的目標(biāo)市場(chǎng)。

展望該規(guī)范的未來(lái)發(fā)展，目前最具潛力的方向就是逐步替代目前基于USB3.x規(guī)范的全功能Type-C接口，并且在保留8K輸出、超高傳輸帶寬和兼用雷電3設(shè)備這些突出特性，并搭載在更多主流級(jí)別產(chǎn)品上，將能有效推動(dòng)外置顯卡拓展塢（基于USB4而不是雷電3/4）、超高速外置SSD等產(chǎn)品的發(fā)展。

參考4~5年前雷電3接口剛出現(xiàn)，推出拓展塢外設(shè)和如今全功能Type-C拓展塢的價(jià)格和使用體驗(yàn)，我們可以充分期待USB4可以帶給我們的體驗(yàn)，也許在不久的將來(lái)，我們可以在主流價(jià)位（5000元以?xún)?nèi)）的輕薄筆記本電腦上以大眾化的價(jià)格（500元以?xún)?nèi)）用上高性能顯卡拓展塢，手機(jī)和平板等設(shè)備也可以通過(guò)USB4外設(shè)實(shí)現(xiàn)更豐富和優(yōu)質(zhì)的拓展功能，而隨著該標(biāo)準(zhǔn)的普及，豐富的功能也會(huì)讓數(shù)碼設(shè)備上的接口更多地統(tǒng)一在基于USB4的Type-C接口，它的潛在市場(chǎng)將會(huì)非常廣闊。

責(zé)任編輯：haq