USB4 1.0 版規範正式釋出，最快 40Gbps 把 USB3、PCIe、DisplayPort 通通包在一起！

USB-IF 近年來真的是相當熱鬧，除了從 USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2 一路改名改制，今年 Intel 強勢主導的 Thunderbolt 3 也將會是下一世代選用重點之一，如今 USB4 1.0 版規範正式於 USB-IF 網站推出，不僅速度更快，也要加強宣傳 Type-C，以及 Type-C 傳輸內容功能多樣化。

USB-IF 近日終於公布 USB4 1.0 版規範，實體介面連接埠同樣拋棄使用已久的 Type-A、Type-B，改採 Type-C 形式， Type-C 支援單通道、雙通道傳輸模式，且 USB4 最快速度將從 USB 3.2 的 Gen2 x 2 20Gbps 提升至 Gen3 x 2 40Gbps。此外為向下相容，USB 2.0 High Speed 世代以前的訊號傳輸仍自行獨立，不包在 USB4 封包裡一同傳輸。（Gen2 要求傳輸路徑總插入損失於 5GHz 不得超過 17.5dB、Gen3 則是於 10GHz 不得超過 15dB，對於線材品質有更高的要求。）

▲ USB4 系統架構圖，可以見到 USB 2.0 訊號採用獨立路徑傳輸。

另外一向較為重要的改革，則是 USB4 變更為 Tunnel 隧道式協定，USB4 封包不僅僅能夠傳遞自己的資料，USB3、DisplayPort、PCIe 訊號也能夠包在 USB4 封包裡進行傳輸，共享最高 40Gbps 傳輸頻寬。

▲ USB4 可使用 1 對線材（SBTX/SBRX）與 1 個旁通通道（用以初始化 USB4 連結與管理）進行單通道傳輸，亦可透過 2 對線材與 1 個旁通通道進行雙通道傳輸。

▲ USB3 訊號透過隧道方式於 USB4 結構當中的傳輸路徑圖。

▲ PCIe 訊號透過隧道方式於 USB4 結構當中的傳輸路徑圖。

▲ DispalyPort 1.4a 訊號同樣透過 USB4 隧道式協定進行傳輸，僅在左端訊號輸入與右端訊號輸出採用 DisplayPort 規範。

與前一世代相同，USB4 主機端不一定要支援所有的功能集，但最少需要支援 Gen2 x 2 20Gbps 以及 DisplayPort Alt Mode，其餘 PCIe 控制器、Gen3 x 2 40Gbps 在主機端則是選用功能。

主機端 Thunderbolt 3 支援性部分，USB4 同樣將其定位在選用功能集，採用 Thunderbolt Alt Mode 方式傳輸，支援 Gen2 10.3125Gbps 與 Gen3 20.625 Gbps，不過要求 USB4 集線器需於所有 DFP（Downstream Facing Port）加入與 Thunderbolt 3 的交互相容性。因此過去 Type-C 連接埠功能標示不清，讓人摸不著頭緒的情形，依然會發生在 USB4 規格之中。（註：DisplayPort Alt Mode 和 Thunderbolt Alt Mode 另行定義於 USB Type-C Specification。）

▲ USB4 溝通與各項功能層的對應圖。

這份 USB4 1.0 版規範由數個大公司共同簽屬發布，包含 Apple、HP、Intel、Microsoft、Renesas、STMicroelectronics、Texas Instruments，由於晶片製造與整合需要一段時間，最快有望於 2020 年下半年見到第一批支援 USB4 規範的產品上市，且仍需等待 USB-IF 公布 USB4 圖像標誌。

延伸閱讀