USB4 1.0 版规范正式出炉,最快40Gbps 将USB3、PCIe、DisplayPort 集成在一起!

USB-IF 近年来真的是相当热闹,除了从USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2 一路改名改制,今年Intel 强势主导的Thunderbolt 3 也将会是下一代选用重点之一,如今USB4 1.0 版规范正式于USB-IF 网站推出,不仅速度更快,也要加强宣传Type-C,以及Type-C 传输内容功能多样化。

USB-IF 近日终于公布USB4 1.0 版规范,实体介面连接埠同样抛弃使用已久的Type-A、Type-B,改采Type-C 形式, Type-C 支持单通道、双通道传输模式,且USB4最快速度将从USB 3.2 的Gen2 x 2 20Gbps 提升至Gen3 x 2 40Gbps。此外为向下兼容,USB 2.0 High Speed 以前的信号传输仍自行独立,不包在USB4 封包里一同传输。(Gen2 要求传输路径总插入损失于5GHz 不得超过17.5dB、Gen3 则是于10GHz 不得超过15dB,对于线材品质有更高的要求。)

 ▲ USB4系统架构图,可以见到USB 2.0信号采用独立路径传输。

另外一向较为重要的改革,则是USB4 变更为Tunnel 隧道式协定,USB4 封包不仅仅能够传递自己的资料,USB3、DisplayPort、PCIe 信号也能够包在USB4 封包里进行传输,共享最高40Gbps 传输频宽。

 ▲ USB4可使用1对线材(SBTX/SBRX)与1个旁通通道(用以初始化USB4连结与管理)进行单通道传输,亦可通过2对线材与1个旁通通道进行双通道传输。

 ▲ USB3信号通过隧道方式于USB4结构当中的传输路径图。

 ▲ PCIe信号通过隧道方式于USB4结构当中的传输路径图。

 ▲ DispalyPort 1.4a信号同样通过USB4隧道式协定进行传输,仅在左端信号输入与右端信号输出采用DisplayPort规范。

与前一世代相同,USB4 主机端不一定要支持所有的功能集,但最少需要支持Gen2 x 2 20Gbps 以及DisplayPort Alt Mode,其余PCIe 控制器、Gen3 x 2 40Gbps 在主机端则是选用功能。

主机端Thunderbolt 3 支持性部分,USB4 同样将其定位在选用功能集,采用Thunderbolt Alt Mode 方式传输,支持Gen2 10.3125Gbps 与Gen3 20.625 Gbps,不过要求USB4 集线器需于所有DFP(Downstream Facing Port)加入与Thunderbolt 3 的交互兼容性。因此过去Type-C 连接埠功能标示不清,让人摸不着头绪的情形,依然会发生在USB4 规格之中。(注:DisplayPort Alt Mode 和Thunderbolt Alt Mode 另行定义于USB Type-C Specification。)

 ▲ USB4沟通与各项功能层的对应图。

这份USB4 1.0 版规范由数个大公司共同签属发布,包含Apple、HP、Intel、Microsoft、Renesas、STMicroelectronics、Texas Instruments,由于芯片制造与整合需要一段时间,最快有望于2020 年下半年见到第一批支持USB4 规范的产品上市,且仍需等待USB-IF 公示USB图像标识。

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