USB4

USB4（Universal Serial Bus 4）是USB4规范中指定的USB系统，USB开发者论坛于2019年8月29日发布了其1.0版本。^[1]

USB4

类别	USB
产品历史
设计者	USB Promoter Group
设计时间	2019年8月29日，​5年前​（2019-08-29）
前身	USB 3.2
Daisy chain	No
音频信号	DisplayPort
视频信号	DisplayPort
连接器	USB-C
电力
最大电压	48 V (PD 3.1)
最大电流	5 A (PD)
数据
数据信号	是
比特率	20 Gbit/s（可选最高至120 Gbit/s）

与以往的USB协议标准不同，USB4需要USB-C连接器，并且要需要USB PD的支持以进行供电。与USB 3.2相比，它允许建立DisplayPort和PCI Express隧道。这种架构定义了一种与多个终端设备类型动态共享单个高速链路的方法，该方法能够最好地按类型和应用处理数据传输。USB4产品必须支持20Gb/s的吞吐量，并可选择性支持40或80Gb/s的吞吐量（上、下载速度对称）。非对称传输模式下，最高速度可达120Gb/s，另一方向则减至40Gb/s。由于进行了隧道传输，当传输混合数据时，即使只以 20 Gbit/s 的速率传输数据，实际的数据传输速率可能比USB 3.2更高。

USB4规范基于Thunderbolt 3协议规范。^[2]

总览

名称

USB4规范版本1.0（于2019年8月29日发布）使用“Universal Serial Bus 4”（“通用串行总线 4”）和“USB4”的名称。该版本发布之前的一些新闻报道使用术语“USB 4.0”和“ USB 4”^[3][4]。即使在修订版1.0发布之后，有些人还是故意写了“USB 4”，声称是“为了反映读者搜索的方式”^[5]。

技术规范

USB4规范

历史

2019年3月，USB4首次正式宣布^[6][7]。

贡献者

在1.0版发布时，苹果（Apple）、惠普（hp）、英特尔（Intel）、微软（Microsoft）、瑞萨电子（Renesas）、意法半导体（ST）、德州仪器（TI）这些公司的员工参加了标准技术工作组。

设计目标

USB4规范中阐明的目标是更高的传输带宽，帮助融合USB-C连接器的生态并“最大程度地减少终端用户的困惑”。实现此目的的一些关键领域是使用单个类型的USB-C连接器，同时保持与现有USB和Thunderbolt产品的兼容性。^[8]

数据传输方式

USB4本身不提供任何的通用数据传输机制或设备类（不像USB 3.x），而是主要用于提供隧道以传输其他协议（如USB 3.2，DisplayPort和可选的PCIe）。尽管它确实提供了原生的“主机到主机”协议，但顾名思义，它仅在两个连接的主机之间可用，并用于实现主机IP网络。因此，当主机与设备不支持可选的PCIe隧道传输时，最大非显示带宽被限制为USB 3.2 20Gbps，而仅有USB 3.2 10Gbps是强制实现。

USB4支持如下的隧道传输协议：

• USB 3.2（“增强型超高速”）隧道
• 基于DisplayPort 1.4a的隧道
• 基于PCI Express（PCIe）的隧道

USB4还需要支持DisplayPortAlternate Mode（备选模式）。因此可以使用USB4隧道或该备选模式传送DisplayPort信号。^[9]

USB-C连接器中的专用线始终支持USB 2.0。

数据传输模式支持

某些传输模式是所有设备都支持的，但对其他传输模式的支持是可选的。这取决于设备的类型。

数据传输模式的支持情况^[1]

类型	主机	集线器	外设
USB 2.0 (480 Mbit/s)	是	是	是
USB4 20 Gbit/s 传输	是	是	是
USB4 40 Gbit/s 传输	可选	是	可选
USB 3.2 (10 Gbit/s) 隧道	是	是	可选
USB 3.2 (20 Gbit/s) 隧道[10]	可选	可选	可选
DisplayPort隧道	是	是	可选
PCI Express隧道	可选	是	可选
主机到主机（Host-to-Host）通信	是	是	不适用
DisplayPort Alternate Mode	是	是	可选
Thunderbolt Alternate Mode	可选	是	可选
USB-C Alternate Modes	可选	可选	可选