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 日釋出了其 10 版本。 與以往的 USB 協議標準不同，USB4 需要 USBC 聯結器，並且要需要 USB PD 的支援以進行供電。與 USB 32 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裝置型別動態共享單個高速鏈路的方法，該方法能夠最好地按型別和應用處理資料傳輸。USB4 產品必須支援 20Gbs 的吞吐量，並可選擇性支援 40 或 80Gbs 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 120Gbs，另一方向則減至 40Gbs。由於進行了隧道傳輸，當傳輸混合資料時，即使只以 20 Gbits 的速率傳輸資料，實際的資料傳輸速率可能比 USB 32 更高。 USB4 規範基於 Thunderbolt 3 協議規範。 總覽 名稱 USB4 規範版本 10（於 2019 年 8 月 29 日釋出）使用 Universal Serial Bus 4（通用序列匯流排 4）和 USB4 的名稱。該版本釋出之前的一些新聞報道使用術語 USB 40 和 USB 4。即使在修訂版 10 釋出之後，有些人還是故意寫了 USB 4，聲稱是 為了反映讀者搜尋的方式。 技術規範 USB4 規範 歷史 2019 年 3 月，USB4 首次正式宣佈。 貢獻者 在 10 版釋出時，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頻寬，幫助融合 USBC 聯結器的生態並 最大程度地減少終端使用者的困惑。實現此目的的一些關鍵領域是使用單個型別的 USBC 聯結器，同時保持與現有 USB 和 Thunderbolt 產品的相容性。USB4 Spec p1 資料傳輸方式 USB4 本身不提供任何的通用資料傳輸機制或裝置類（不像 USB 3x），而是主要用於提供隧道以傳輸其他協議（如 USB 32，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，它僅在兩個連線的主機之間可用，並用於實現主機 IP 網路。因此，當主機與裝置不支援可選的 PCIe 隧道傳輸時，最大非顯示頻寬被限制為 USB 32 20Gbps，而僅有 USB 32 10Gbps 是強制實現。 USB4 支援如下的隧道傳輸協議： USB 32（增強型超高速）隧道 基於 DisplayPort 14a 的隧道 基於 PCI Express（PCIe）的隧道 USB4 還需要支援 DisplayPortAlternate Mode（備選模式）。因此可以使用 USB4 隧道或該備選模式傳送 DisplayPort 訊號。 USBC 聯結器中的專用線始終支援 USB 20。 資料傳輸模式支援 某些傳輸模式是所有裝置都支援的，但對其他傳輸模式的支援是可選的。這取決於裝置的型別。 資料傳輸模式的支援情況 型別 主機 集線器 外設 USB 20 480 Mbits USB4 20 Gbits 傳輸 USB4 40 Gbits 傳輸 USB 32 10 Gbits 隧道 USB 32 20 Gbits 隧道 USB4 Spec 10 Sect 9 specifically mentions the requirement of Superspeed Plus Gen 2x1 support for hubs and devices the latter only if they optionally support USB3 tunneling The rest of the spec doesnt mention the speed at all and more generically just refers to the whole USB32 architecture asEnhanced Superspeed Section 921 states the requirement to only support Gen 2x1 for the USB3 tunneling adapter with Gen 2x2 being optional DisplayPort 隧道 PCI Express 隧道 主機到主機（HosttoHost）通訊 DisplayPort Alternate Mode Thunderbolt Alternate Mode USBC Alternate Modes USB 資料傳輸模式 USB4 資料傳輸模式 名稱 圖示 規範 規範 規範 規範 雙通道 編碼 速率 速率 名稱 圖示 USB4 USB 32 USB 31 USB 30 雙通道 編碼 SuperSpeed USB 5Gbps rowspan4 USB 32 Gen 11 USB 31 Gen 1 USB 30 8b10b 5 05 SuperSpeed USB 10Gbps USB 32 Gen 21 USB 31 Gen 2 rowspan7 128b132b 10 12 colspan2 USB 32 Gen 12 rowspan6 8b10b 10 10 SuperSpeed USB 20Gbps USB 32 Gen 22 128b132b 20 24 colspan2 USB4 Gen 21 rowspan4 64b66b 10 12 colspan2 USB4 Gen 31 128b132b 20 24 USB4 20Gbps USB4 Gen 22 64b66b 20 24 USB4 40Gbps USB4 Gen 32 128b132b 40 48 USB4 Gen 2 與 USB32 Gen 2 是不同的。它們僅有傳輸速率（10 Gbps）是相同的，但二者在電氣層上的編碼方式不同。 儘管需要支援雙通道模式，但在其雙通道連線的初始化期間仍使用了單通道操作。如果此時發生通道繫結錯誤，單通道連線也可以用作備選模式。 在 Thunderbolt 相容模式下，根據 Thunderbolt 規格的要求，通道以 103125 Gbps（Gen 2）或 20625 Gbps（Gen 3）的更高速率工作。 USBIF 在 COMPUTEX 2023 展示最新 USB4 高速傳輸效能 httpwwwsailoutnetDispNewstwaspOHK75UCGVCR2SAA00N3UHJK5M9KKQNOKY0004 供電 在連線的建立前，需要先完成 USB Power Delivery（USB PD）協商。USB4 電源的每個介面必須提供至少 75W（5V，15A）的供電。在 USBPD 協商之前，USB4 裝置的耗電需要小於 250mA（預設）、15A 或 3A，5V（這取決於 USBC 的電阻配置）。USB PD 最高可提供 100W 的功率。 USB TypeC Spec 20 Section 53 Thunderbolt 3 相容性 USB4 標準指出，USB4 的設計目標是 保持與 USB 和 Thunderbolt 產品的現有生態系統的相容性。但是與 Thunderbolt 3 的相容性僅對於主機和外設是可選的。 備用模式合作伙伴規格 DisplayPort Alt Mode 20 2020 年 4 月 29 日，DisplayPort Alt Mode 20 釋出，它支援基於的 DisplayPort 20。 軟體支援 2020 年 3 月 29 日釋出的 Linux 56 支援 USB4。 硬體支援 在 2020 年國際消費電子展（CES 2020）期間，USBIF 和英特爾表示打算允許支援了所有可選功能的產品作為 Thunderbolt 4 產品。預計首批與相容的產品將是英特爾的 Tiger Lake 系列和 AMD 的 Zen 3 系列 CPU，這些產品將於 2020 年末釋出。 支援的裝置有望在 2020 年出現。 2023 年 ASMedias ASM2464PD USB4 Device Silion Worlds First to Receive USBIF Certification 全球第一個支援 USB4 Thunderbolt4 的非 Intel 陣營晶片於 2024 年獲 USBIF 及 Thunderbolt4 認證 ASMediahttpswwwasmediacomtwzhHantnewsmain464zy98pI4hJ5RS3 USB Promoter Group 執行長 Brad Saunders 預計，大多數帶有的個人電腦將支援 Thunderbolt 3。但對於手機，製造商不太可能實現對 Thunderbolt 3 的支援。 2020 年 3 月 3 日，賽普拉斯半導體宣佈推出支援的新控制器。其中包括雙埠的 CCG6DF 和單埠的 CCG6SF。 參考文獻 外部連結 USB4 USBIF USB4 USBIF USB4 specifications can be downloaded from usborg USB4 Specification USBIF 20190829 USB4 Adopters Agreement USBIF 20190829 Podcast with Jit Lim from Keysight 20191121 CategoryUSB