USB4

**USB4**（ユーエスビーフォー）は、2019年にUSB Implementers Forumが公開した高速シリアルバス規格である。USB規格の後継の一つに位置づけられ、USB Type-Cコネクタの使用を前提とする。周辺機器接続、映像出力、外部ストレージ通信などに利用され、Thunderbolt 3仕様に基づく信号トンネリングと帯域の動的共有を特徴として、20Gbps以上、最大40Gbpsのデータ転送速度を規定する。

## 名前
2019年8月29日にリリースされたUSB4仕様バージョン1.0は、「ユニバーサルシリアルバス4」と「USB4」を使用している。リリース前のいくつかのニュースレポートでは、「USB4.0」および「USB4」という用語が使用されている 。rev. 1.0の発行後も、一部の情報源は「読者の検索方法を反映するために」と主張して「USB 4」と記載している。

## 仕様

### USB4仕様

#### 歴史
USB4は、2019年3月に正式に発表された。

#### 貢献
バージョン1.0の公開時点で、USB4仕様の技術的な作業グループに参加した従業員を有するプロモーター会社はApple、ヒューレット・パッカード、インテル、マイクロソフト、ルネサスエレクトロニクス、 STマイクロエレクトロニクス、およびテキサス・インスツルメンツである。

#### 設計目標
USB4仕様に記載されている目標は、帯域幅を増やし、USB Type-Cコネクタエコシステムを統合し、「エンドユーザーの混乱を最小限に抑える」ことである。これを実現するための重要な領域として、既存のUSBおよびThunderbolt製品との互換性を維持しながら、単一のUSB Type-Cコネクタタイプを使用することである。

#### データ転送モード
USB4自体は、USB 3.xのような一般的なデータ転送メカニズムやデバイスクラスを提供しないが、主にUSB 3.2、DisplayPort、オプションでPCIeなどの他のプロトコルをトンネリングする方法として機能する。ネイティブのホスト間プロトコルを提供するが、名前が示すように、接続された2つのホスト間でのみ使用可能であり、ホストIPネットワークを実装するために使用される。したがって、ホストとデバイスがオプションのPCIeトンネリングをサポートしていない場合、非ディスプレイ帯域幅の最大値はUSB 3.2 20&nbsp;Gbpsに制限され、USB 3.2 10&nbsp;Gbpsは必須となる。

USB4仕様上のトンネリング

* USB 3.2 (Enhanced SuperSpeed) トンネリング
* DisplayPort1.4aベースのトンネリング
* PCI Express（PCIe）ベースのトンネリング

USB4では、DisplayPort 2.0 Alternate Modeのサポートも必要である。つまり、DisplayPortはトンネリングでも、Alternate Modeでも伝送することができる。

DisplayPort 2.0 Alternate Modeでは、HDR10カラーの60&nbsp;Hzの8K解像度に対応できる。DisplayPort 2.0 Alternate Modeは、すべてのデータを一方向（モニターへ）に送信するため、8つのデータレーンすべてを一度に使用することができ、USBデータの2倍である最大80&nbsp;Gbpsを使用することができる。

レガシーUSB（12）は、USB Type-Cコネクタの専用の線を使って常にサポートされる。

##### データ転送モードのサポート
一部の転送モードは、すべてのUSB4デバイスでサポートされるが、その他の転送モードはオプションである。サポートされるモードの要件は、デバイスのタイプによって異なる。

##### USB 3.x – USB4 データ転送モード

USB4 Gen2はUSB 3.2 Gen2とは異なる。それらは同じ速度10&nbsp;Gbpsであるが、電気層ではコーディングが異なる。

USB4はデュアルレーンモードをサポートするために必要であるが、デュアルレーンリンクの初期化中にシングルレーン操作を使用する。シングルレーンリンクは、レーンボンディングエラーの場合のフォールバックモードとしても使用できる。

また、Thunderbolt互換モードでは、Thunderboltの仕様で定められている10.3125&nbsp;Gbps（Gen 2）、20.625&nbsp;Gbps（Gen 3）が1レーンあたりの速度となる。

#### 電力供給
USB4には、USB Power Delivery（USB PD）が必須である。USB4の接続は、確立する前にUSB PDをネゴシエーションする必要がある。USB4のソースは、最低でもポートあたり7.5&nbsp;W（5&nbsp;V, 1.5&nbsp;A）を供給する必要がある。USB4のシンクは、USB PDのネゴシエーションを行う前に、250&nbsp;mA（デフォルト）、1.5&nbsp;A、または3&nbsp;A@5&nbsp;V以下の電力を要求する必要がある（USB Type-Cコネクタ上のレジスタの構成による）。USB PDでは、最大240&nbsp;Wの電力供給が可能である。

#### Thunderbolt 3の互換性
USB4仕様では、設計目標は「USBおよびThunderbolt製品の既存のエコシステムとの互換性を維持すること」となっている。ただし、Thunderbolt 3との互換性は、USB4ホストおよびUSB4周辺機器でのみオプションである。

### Alternate Modeパートナーの仕様

#### DisplayPort Alternate Mode2.0
2020年4月29日に、DisplayPort Alternate Mode 2.0がリリースされ、USB4を介したDisplayPort 2.0がサポートされた。

## ソフトウェアサポート
2020年3月29日にリリースされたLinuxカーネル5.6は、USB4をサポートしている。

2020年11月12日にリリースされたmacOS Big Surは、USB4をサポートしている。

## ハードウェアサポート
CES 2020期間中、USB-IFとIntelは、すべてのUSB4オプション機能をサポートするThunderbolt 4製品をリリースする意向を表明した。USB4と互換性のある初製品は、IntelのTiger Lakeプロセッサであり、2020年末までにはさらに多くのデバイスが登場した。

USBプロモーターグループのCEOであるBrad Saundersは、USB4を搭載したほとんどのPCがThunderbolt 3をサポートすると予想していたが、スマートフォンの場合、メーカーはThunderbolt 3のサポートを実装する可能性が低くなる。

2020年3月3日、サイプレス・セミコンダクターは、USB4、デュアルポートとしてCCG6DF、シングルポートとしてCCG6SFをサポートする新しいType-C電源（PD）コントローラーを発表した。

2020年11月10日のイベントで、Appleは、新しい標準規格を活用するため、MacBook Air 、 MacBook Pro 、およびMac mini製品ラインの新しいコンピュータを発表した。これらは、デュアルUSB4とシングルコントローラーを搭載した世界初のコンピューターである。 Mac mini (M1、2020)、 MacBook Air (M1、2020)、およびMacBook Pro (13インチ、M1、2020)のモデルも、Apple独自CPU製品、 Apple M1が最初に搭載されたモデルであると強調された。

## 脚注

### 注釈

### 出典

## 外部リンク

* USB4 Specification | USB-IF
* USB4仕様はからダウンロードすることができる usb.org ：
** USB4仕様| USB-IF 2019-08-29
** USB4アダプター契約| USB-IF 2019-08-29
* キーサイトのJitLimとのポッドキャスト、2019-11-21
* 80Gbps転送を実現した「USB4 Version 2.0」登場（PC　Watch 2022年9月2日記事）