USB4

USB4（Universal Serial Bus 4）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。^[1]

USB4

類別	USB
產品歷史
設計者	USB Promoter Group
設計時間	2019年8月29日，​5年前​（2019-08-29）
前身	USB 3.2
Daisy chain	No
音頻信號	DisplayPort
視頻信號	DisplayPort
連接器	USB-C
電力
最大電壓	48 V (PD 3.1)
最大電流	5 A (PD)
數據
數據信號	是
比特率	20 Gbit/s（可選最高至120 Gbit/s）

與以往的USB協議標準不同，USB4需要USB-C連接器，並且要需要USB PD的支持以進行供電。與USB 3.2相比，它允許建立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應用處理數據傳輸。USB4產品必須支持20Gb/s的吞吐量，並可選擇性支持40或80Gb/s的吞吐量（上、下載速度對稱）。非對稱傳輸模式下，最高速度可達120Gb/s，另一方向則減至40Gb/s。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。

USB4規範基於Thunderbolt 3協議規範。^[2]

總覽

名稱

USB4規範版本1.0（於2019年8月29日發布）使用「Universal Serial Bus 4」（「通用串行總線 4」）和「USB4」的名稱。該版本發布之前的一些新聞報道使用術語「USB 4.0」和「 USB 4」^[3][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「為了反映讀者搜索的方式」^[5]。

技術規範

USB4規範

歷史

2019年3月，USB4首次正式宣布^[6][7]。

貢獻者

在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。

設計目標

USB4規範中闡明的目標是更高的傳輸帶寬，幫助融合USB-C連接器的生態並「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連接器，同時保持與現有USB和Thunderbolt產品的兼容性。^[8]

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（不像USB 3.x），而是主要用於提供隧道以傳輸其他協議（如USB 3.2，DisplayPort和可選的PCIe）。儘管它確實提供了原生的「主機到主機」協議，但顧名思義，它僅在兩個連接的主機之間可用，並用於實現主機IP網絡。因此，當主機與設備不支持可選的PCIe隧道傳輸時，最大非顯示帶寬被限制為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議：

• 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DisplayPortAlternate 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。^[9]

USB-C連接器中的專用線始終支持USB 2.0。

數據傳輸模式支持

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

數據傳輸模式的支持情況^[1]

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	選擇性	是	選擇性
USB 3.2 (10 Gbit/s) 隧道	是	是	選擇性
USB 3.2 (20 Gbit/s) 隧道[10]	選擇性	選擇性	選擇性
DisplayPort隧道	是	是	選擇性
PCI Express隧道	選擇性	是	選擇性
主機到主機（Host-to-Host）通信	是	是	不適用
DisplayPort Alternate Mode	是	是	選擇性
Thunderbolt Alternate Mode	選擇性	是	選擇性
USB-C Alternate Modes	選擇性	選擇性	選擇性