新標(biāo)準(zhǔn) USB4 2.0 到底是什么？

目前占據(jù)消費(fèi)電子設(shè)備絕對主導(dǎo)的當(dāng)屬 USB-C 物理接口系統(tǒng)，在 USB-C 接口上可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，視頻傳輸、電力傳輸，每一次 USB 標(biāo)準(zhǔn)的更新都影響全球海量設(shè)備，消費(fèi)者體驗(yàn)與行業(yè)走勢也隨之變動。

2022 年 9 月 1 日，USB-IF 官網(wǎng)更新公告，正式發(fā)布了了新一代數(shù)據(jù)接口規(guī)范 USB4 2.0 版本，支持高達(dá) 80Gbps 數(shù)據(jù)傳輸速率，超越雷電 4。

打開 USB-IF 官網(wǎng)即可在醒目的位置見到 USB4 2.0 版本的內(nèi)容更新公告，此前兩個重大更新分別是 2021 年 9 月 30 日發(fā)布的 USB Type-C 商標(biāo)規(guī)范、2021 年 5 月 26 日發(fā)布的 PD3.1 快速充電標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)速率提升至 80Gbps

此前發(fā)布的 USB4 1.0 標(biāo)準(zhǔn)是基于雷電 3 技術(shù)上開發(fā)而來，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為 40Gbps，而新發(fā)布的 USB4 2.0 版本，基于全新的物理層架構(gòu)開發(fā)，將數(shù)據(jù)傳輸速率從 40Gbps 峰值提升至 80Gbps 峰值，為 USB-C 生態(tài)系統(tǒng)打造更高性能的天花板。

從中受益的包括 8K 以上分辨率帶擴(kuò)展塢的高性能顯示器、顯卡擴(kuò)展塢、PCI-e 5.0 外置存儲設(shè)備、超高速擴(kuò)展中心等。

數(shù)據(jù)架構(gòu)更新，USB3.2 也能受惠

USB4 2.0 數(shù)據(jù)架構(gòu)也進(jìn)行了更新，有利于設(shè)備充分合理地利用好帶寬，不止讓 USB4 提升帶寬翻倍至 80Gbps，也影響了 USB 3.2 、DisplayPort 視頻傳輸、PCI Express 數(shù)據(jù)通道。此前 USB3.2 最高傳輸速率為 20Gbps（USB3.2 Gen2x2），新數(shù)據(jù)架構(gòu)下，USB3.2 速率將超越 20Gbps，達(dá)到更高規(guī)格。

數(shù)據(jù)架構(gòu)變動已經(jīng)不是第一次發(fā)生，intel 主推的雷電 3 升級至雷電 4，兩者最大帶寬同樣都是 40Gbps，但雷電 3 總帶寬分配為 22Gbps + 18Gbps（數(shù)據(jù)可用帶寬+視頻可用帶寬），而雷電 4 則變動為 32Gbps + 8Gbps（數(shù)據(jù)可用帶寬+視頻可用帶寬），對高速硬盤、顯卡擴(kuò)展塢等嚴(yán)重依賴于數(shù)據(jù)通道的設(shè)備，雷電 4 的數(shù)據(jù)可用帶寬性能提升有目共睹。

此次 USB4 2.0 使用全新的數(shù)據(jù)架構(gòu)，也是讓設(shè)備更合理地把帶寬用盡、榨干。

全面向下兼容

兼容性方面，USB4 2.0 將向下兼容 USB4 1.0、USB 3.2、雷電 3，無需擔(dān)心兼容性問題。另外，想要享受 80Gbps，需使用全新的主動式有源 USB-C to USB-C 數(shù)據(jù)線方可達(dá)到該速率，無源被動式 USB-C to USB-C 數(shù)據(jù)線最大帶寬仍維持在 40Gbps。

USB 接口規(guī)范歷史版本更新

1996 年，USB 接口誕生，它采用 D+D- 線芯進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，為日后通用化打下基礎(chǔ)。

2000 年，USB 更新至 USB2.0 版本，迅速大規(guī)模普，速率為 480Mbps，時(shí)至今日也是最常用的接口標(biāo)準(zhǔn)。

2008 年 1 月，USB3.0 發(fā)布，數(shù)據(jù)傳輸更改為 TX+TX-RX+RX- 線芯，傳輸速率從 480Mbps 大幅升至 5Gbps，每秒讀寫速度破百兆，帶來了質(zhì)的飛躍。

2013 年 7 月份，USB 3.1 發(fā)布，最高速率翻番至 10Gbps，大家熟識的 USB-C 接口也在這個時(shí)候誕生。這里有個騷操作，USB-IF 將舊有的 USB 3.0 改名為 USB 3.1 Gen 1，新發(fā)布的 USB 3.1 則叫做 USB 3.1 Gen 2，普通消費(fèi)者開始出現(xiàn)混淆搞不清的現(xiàn)象。

2017 年 9 月份，USB3.2 又來了，雖然版本號依然變化不大，但其支持同時(shí)使用 USB-C 接口的上下兩端針腳，兩組高速通道同時(shí)使用，最高速率翻倍達(dá)到了 20Gbps。根據(jù)最新公布的規(guī)范，USB3.0、USB 3.1 版本命名都將徹底消失，統(tǒng)一被劃入 USB3.2 的序列，三者分別再次改名叫做 USB3.2 Gen1、USB3.2 Gen2、USB3.2 Gen2x2。

2019 年 9 月，USB4 正式發(fā)布，最高傳輸速率達(dá)到 40Gbps，與雷電 3 相同。USB4 有兩個規(guī)格，分別是最高帶寬達(dá)到 40Gbps 的 USB4 40、最高帶寬達(dá)到 20Gbps 的 USB4 20，消費(fèi)者需認(rèn)清楚 USB4 40 才是滿血接口。

2022 年 9 月，USB4 2.0 標(biāo)準(zhǔn)提前曝光，最高速率提升至 80Gbps，采用全新數(shù)據(jù)架構(gòu)，USB PD 快速充電標(biāo)準(zhǔn)、USB Type-C 接口與線纜標(biāo)準(zhǔn)也將同步更新。

USB PD 快速充電標(biāo)準(zhǔn)歷史版本更新

2014 年 8 月，USB PD2.0 快充標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，不僅規(guī)定了 USB Type-C 接口為唯一的標(biāo)準(zhǔn)接口，而且還賦予了這個接口更多的功能，比如充電、數(shù)據(jù)傳輸、音頻傳輸?shù)?。在充電方?USB PD2.0 定義了支持 5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A 輸出，最大充電功率達(dá)到 100W。

2015 年 11 月，USB PD 進(jìn)入到了 PD3.0 快充時(shí)代。USB PD3.0 相對于 USB PD2.0 的變化主要有三方面：增加了對設(shè)備內(nèi)置電池特性更為詳細(xì)的描述；增加了通過PD通信進(jìn)行設(shè)備軟硬件版本識別和軟件更新的功能，以及增加了數(shù)字證書及數(shù)字簽名功能。

2017 年 2 月，USB PD 迎來“小修補(bǔ)”的重大更新，USB PD3.0 PPS 發(fā)布，在 PD3.0 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了可編程電源功能（PPS）。PPS 規(guī)范整合了目前高壓低電流、低壓大電流兩種充電模式，設(shè)備可根據(jù)電力需求對電源輸出電壓進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，調(diào)幅為 20mV 一檔，僅為 QC3.0 調(diào)幅的十分之一。目前，PPS 配合電荷泵，已經(jīng)成為安卓手機(jī)陣營大范圍普及的充電技術(shù)。

總結(jié)

本次 USB4 2.0 是近年來 USB 接口標(biāo)準(zhǔn)又一次大版本更新，全新的物理層架構(gòu)，讓 USB4 2.0 最高帶寬可達(dá) 80Gbps，兩倍于雷電 4 的速度讓整個 Type-C 生態(tài)都受惠，數(shù)據(jù)架構(gòu)也得到更新，USB3.2 速率超越 20Gbps，USB Type-C 線纜與接口標(biāo)準(zhǔn)、USB PD 快速充電標(biāo)準(zhǔn)也將同步更新。

更多關(guān)于 USB4 2.0 的細(xì)節(jié)，將在 2022 年 11 月召開的 USB DevDays 開發(fā)者大會上進(jìn)行公布。

審核編輯 黃昊宇