USB4完全指南

USB4 是新一代 USB 标准，如果一切顺利，它将使这一落后标准与一些速度最快的竞争对手相媲美，将许多令人困惑的命名惯例统一在一个标志下，并继续使用至关重要的可逆 USB-C 连接器。未来几年，USB4 很可能成为您用于几乎所有用途的连接器，从更快的数据传输到输出到超高清外部显示器、连接旧 USB 设备以及为您的小工具充电。

虽然它仍然面临着来自 Thunderbolt 4 等技术的激烈竞争，但 USB4 是该领域的热门新生事物，它完全有潜力在未来几年主导全球有线连接市场。

什么是 USB4？

USB4 和USB 2.0、USB 3.0 以及所有后续版本一样，都是由USB 实施者论坛开发和发布的 USB 规范。它以 USB 3.2 2x2 的优势为基础，保留了 USB-C 连接，但要求最低吞吐量为 20 Gbps，并有望将其翻倍。它还提高了与 Thunderbolt 标准的兼容性，允许 DisplayPort 和 PCIExpress 隧道传输，以便通过 USB 更好地支持更高分辨率的显示器，并要求使用USB 电源传输。

它是一种完全现代化的连接器，比竞争对手的适用范围更广，提供可比的功能，并为习惯于旧 USB 标准的任何用户提供令人兴奋的性能增强。

它还带来了从头开始使用单一命名约定的重大生活质量改进。USB4电缆和设备都有其规格，它们将保持不变，USB-IF 无意像 USB 3.0 那样重新构建，因为它演变为 3.1，然后是 3.2 及其各代名称。

USB4 的优势

USB4 具有前几代 USB 端口的所有优点，并添加了许多令人兴奋的功能，使其成为 Thunderbolt 3 和 Thunderbolt 4 等的绝佳替代品。

对于原始带宽，USB4 要求最低速度为 20 Gbps 吞吐量。从技术上讲，这仅与最好的 USB 3.2 Gen 2x2 端口一样快，但这是 USB4 的底线，而不是上限。采用 USB4 制造的设备可以支持高达 40 Gbps 的速度，设备包装和端口上会贴有特定徽标，以显示可用的最大带宽。

40 Gbps 的速度可能无法保证，但在支持它的设备中，USB4 的速度与 Thunderbolt 3 和 Thunderbolt 4 一样快，并且是传输数据的最高带宽解决方案之一。

如此大的带宽还支持使用 DisplayPort Alt Mode 2.0 协议的更高分辨率。这使得它能够以高达 60Hz 的频率输出和显示高达 8K 的分辨率，并支持 HDR10 色彩。

USB4 还支持 DisplayPort 1.4 和 PCI-Express 隧道，这使其能够使用智能带宽管理来充分利用多用途连接。例如，如果您使用 USB4 连接输出到 4K 显示器，但同时又想使用同一连接进行数据传输，则主机系统可以为数据传输分配最大可用带宽，而不会妨碍 4K 视频流。这比更传统的 DisplayPort Alt Mode 允许的 50/50 分割更细致入微，应该比前几代 USB 更高效、更通用。

所有 USB4 主机和设备也必须支持 USB 供电，这样就可以通过 USB4 连接为笔记本电脑和平板电脑等功能更强大的设备充电。设备或主机提供的电量无法保证，但从技术上讲，USB4 供电最高可达 100W，因此某些设备将能够极快地充电。

USB4 的设计从一开始就考虑到了向后兼容前几代 USB。这意味着它可以与传统的 USB 1 和 USB 2 代设备兼容，利用 USB-C 连接器内的专用线来实现这一点。但是，由于 USB-C 连接器仅在较新的 USB 3.1 设备上实现，因此需要使用 USB-A 到 USB-C 转换器通过 USB4 连接较旧的 USB 1 和 USB 2 设备。任何 USB-A 3.0 或 3.1 设备也是如此，USB-C 3.1 和 3.2 设备在所有情况下都直接兼容 USB4。

所有 USB4 集线器都必须兼容 Thunderbolt 3，但并非所有 USB4 设备都支持。相反，Thunderbolt 4 设备必须支持 USB4。

当然，要充分利用 USB4 端口，您需要能够应对挑战的 USB4 线缆。Cable Matters 提供各种 USB4 线缆和 Thunderbolt 4 线缆，它们还完全兼容 USB4。

USB4 端口和 USB4 规格

所有 USB4 端口和电缆都将使用 USB-C 连接器。不过，较旧的 USB-A 设备将通过适配器和转换线兼容。

USB4 将解决命名约定方面的混乱问题，因为将不会有名称不同的设备。不幸的是，USB4 设备将具有不同的数据传输速度。对于尚未经过 USB-IF 验证的设备尤其如此，而这类设备将占很多。

也就是说，支持 USB4 的笔记本电脑、平板电脑和智能手机等主要设备可能会遵循更典型的规格，其中最高端的设备最有可能为数据传输提供最大的带宽。

最基本的 USB4 外围设备将提供 10 Gbps 的数据传输速度，官方模式名称为 USB4 Gen 2x1。最低规格的 USB-IF 批准设备将具有 USB4 20 Gbps 名称，并将带有适当的标签，标签上印有 USB 徽标，旁边有一个清晰的 20。它将正式使用 USB4 Gen 2x2 模式来实现该速度。

一小部分设备可能会在单通道上使用 USB 4 Gen 3x1 模式，从而提供 20 Gbps 的带宽，但没有 USB-IF 的 USB4 20Gbps 标签。

功能最强大的设备将配备 USB4 40Gbps 标签（USB 标志旁边带有数字 40），并将使用 USB4 Gen 3 x 2 提供高达 40Gbps 的带宽。

所有主机和集线器都必须提供 DisplayPort 隧道和 20Gbps 数据传输速度，但对于外围设备来说，它们完全是可选的。

USB4 与 USB 3

USB4 比 USB 3 有了重大飞跃，与旧连接器标准相比，其下限和上限潜力均有所提升。在使用USB 3.0、3.1甚至 3.2 连接的较便宜设备上，5Gbps 的传输速度很常见，而 USB4 将要求最低 10Gbps，并且大多数设备将支持 USB-IF 认可的 USB4 20Gbps 数据速率。

USB4 还将专门使用USB-C 电缆，而 USB 3 可以同时与 USB-A 和 USB-C 端口一起使用。这将使未来的兼容性变得更加容易，并继续鼓励设备制造商使用可逆的 USB-C 标准，该标准更易于使用，而且体积更小、重量更轻，从而更容易构建支持 USB4 的更紧凑的设备。

USB4 为外接显示器提供了更高的分辨率支持——在最高端的设备上，最高可达 8K 60Hz。USB 3 最多只能提供 4K 支持。更常见的是，USB4 可能提供 4K 和 5K 显示器支持，但在某些设备上肯定可以提供更高的分辨率。

USB4 还将配件的最小端口功率从 USB 3 上的 4.5W 提高到 7.5W。这意味着兼容 USB4 设备的充电速度通常会更快，尽管与 USB 3.2 一样，也可以选择通过 USB Power Delivery 进行高达 100W 的充电，因此某些设备的充电速度将比其他设备快得多。

USB4 值得吗？

USB4 几乎总是比任何 USB 3 主机和设备提供更高的性能和功能。与 Thunderbolt 4 一样，它的设计旨在提高 USB 的最低限度，并提供一些巧妙的新功能来提高与现代设备一起使用的标准。

归根结底，USB4 旨在围绕新的性能和功能基本规范统一 USB 标准。虽然价格更实惠的 USB4 设备和高端 USB4 设备之间会存在一些差异，但它将是一个比 USB 3 及其各代产品更容易理解的标准，并为使用它的任何人提供更高的性能和功能。

USB-C 中的单一连接器将使其在各种设备上的使用变得更加简单，即使它们可能不支持完全相同的速度，并且增加的电力传输范围将减少用户家中的电缆和充电器。

USB4 是人们期待已久的 USB 3 升级版，尽管 Thunderbolt 4 可能仍然是更高的标准，因为它的门槛更高，但缺乏对 USB4 的专有控制，应该会使其在更广泛的设备上得到更广泛的采用。