Что такое USB 4: полный разбор стандарта, скоростей и совместимости

Что такое USB 4? Это современный стандарт подключения на базе технологии Thunderbolt 3 с разъемом USB Type-C. Он обеспечивает скорость до 40 Гбит/с (до 80 Гбит/с в версии 2.0), поддерживает туннелирование протоколов и обратную совместимость с USB 2.0 и 3.x.

Скорость передачи данных

Стандарт предлагает несколько уровней производительности в зависимости от реализации и типа кабеля:

• Базовая версия USB4: до 20 Гбит/с по одному каналу или до 40 Гбит/с при использовании двух каналов.
• USB4 2.0: до 80 Гбит/с с использованием пассивных кабелей, а с активными кабелями скорость может быть еще выше.
• Асимметричная передача: возможно распределение скорости 120 Гбит/с в одном направлении и 40 Гбит/с в другом.

Для сравнения, предыдущий стандарт USB 3.2 Gen2x2 имел максимальную скорость 20 Гбит/с, что делает базовый двухканальный USB4 в два раза быстрее.

Ключевые преимущества USB 4

1. Туннелирование протоколов. Главная особенность стандарта — возможность одновременной работы нескольких протоколов через один кабель. Поддерживаются USB 3.x для передачи данных, DisplayPort (DP) для вывода видео и PCI Express (PCIe) для высокоскоростных устройств. Это позволяет через один разъем одновременно подключить монитор, заряжать устройство и передавать данные на внешний накопитель.
2. Динамическое распределение полосы пропускания. Контроллер порта автоматически распределяет доступную полосу между подключенными устройствами в зависимости от их текущих потребностей и приоритетов.
3. Поддержка современных дисплеев. Совместимость с DisplayPort 2.1 позволяет выводить изображение на 4K-мониторы с частотой обновления 240 Гц или на 10K-мониторы с частотой 60 Гц без сжатия видео.
4. Единый разъем. Стандарт использует только разъем USB Type-C, что упрощает подключение различных устройств.
5. Открытый стандарт. В отличие от Thunderbolt, USB4 не требует лицензионных платежей, что делает его более доступным для производителей устройств среднего и бюджетного сегмента.

Совместимость и отличия от Thunderbolt 4

USB4 сохраняет полную обратную совместимость со всеми предыдущими версиями USB, включая USB 2.0 и USB 3.0/3.1/3.2.

Что касается связи с экосистемой Intel: USB4 основан на спецификации Thunderbolt 3, однако поддержка Thunderbolt 3 является опциональной, а не обязательной. Не все устройства USB4 поддерживают полную функциональность Thunderbolt 3, и для полной совместимости устройства должны соответствовать дополнительным требованиям.

Важные замечания при выборе

• Реальная скорость зависит от контроллера. Даже если кабель поддерживает 40 Гбит/с, фактическая скорость будет определяться возможностями контроллера самого устройства.
• Статус внедрения USB4 2.0. Данная версия находится на стадии внедрения и по состоянию на 2025 год еще не получила широкого распространения на рынке.

Частые ошибки

• Ожидание гарантированной поддержки Thunderbolt. Покупка устройства с маркировкой USB4 не гарантирует работу периферии Thunderbolt 3, так как эта поддержка является опциональной для производителей.
• Игнорирование возможностей контроллера. Приобретение дорогостоящего кабеля на 40 Гбит/с или 80 Гбит/с для устройства, контроллер которого физически ограничен скоростью 20 Гбит/с.

FAQ

Вопрос: Будет ли работать моя старая флешка USB 2.0 в порту USB4?
Ответ: Да, стандарт обеспечивает полную обратную совместимость с USB 2.0, а также с версиями USB 3.0, 3.1 и 3.2.

Вопрос: В чем главное практическое отличие USB 4 от Thunderbolt 4?
Ответ: USB 4 допускает минимальную скорость 20 Гбит/с и делает поддержку PCIe опциональной. Thunderbolt 4 строго требует минимум 40 Гбит/с, обязательную поддержку PCIe, минимальное питание 15 Вт и наличие защиты DMA.

Вопрос: Можно ли одновременно заряжать ноутбук и выводить видео через один кабель USB4?
Ответ: Да, благодаря туннелированию протоколов и динамическому распределению полосы пропускания, один кабель USB Type-C может одновременно передавать данные, видео (через DisplayPort) и обеспечивать питание устройства.