隨著搭載M1晶片的Mac產品線發布，USB 4也逐漸進入大眾的視野中。不過，蘋果官網的MacBook Pro介紹圖或許會讓很多人一頭霧水，明明標註為USB4，但速度為何只提到USB 3.1第二代？
此外，為什麼宣傳圖裡將Thunderbolt 4和USB 4放在一起？USB 4和原先的USB 3協議哪些不同？以及最新的Thunderbolt 4（簡稱TB 4）有哪些改變？你將能在這篇文章裡得到解答。
比USB 3更好的USB 4來了
USB 4是最新一代USB規範標準，帶來下列的特性：
- 更方便：統一的形狀
- 更合理：透過「隧道」進行傳輸
- 更相容：不僅相容現在，也相容未來
統一的形狀
USB 4將只有Type-C這樣形狀的接頭，和TB 3接頭上保持完全一致，且最低也會保障USB 2（480Mbps）的速度，足以滿足簡單的數據傳輸需求。基於上述，相信大家以後帶Mac出門，其意義上，可以只帶一根或者兩根線（C-Lightning）就能出門。
全新的數據「隧道」
USB 4不使用傳統的數據傳輸機制，而是採用「隧道」的方式，在整條資料鏈路上劃分出不同的「隧道」用來傳輸數據，目前USB 4支援以下三種隧道：
- 數據傳輸：USB 3.2隧道
- 影像傳輸：DisplayPort 1.4a隧道
- 可選隧道：PCI-E隧道
為方便理解，這裡舉個例子：將USB 4理解成一個可以隨時調整車道的公路。數據傳輸（小汽車）、影像傳輸（SUV）和大型數據傳輸（大貨車）都可以從這個線上（公路）經過；由於（車道）可以隨時發生改變，所以可以根據即時數據傳輸速度（車流量），調整每個隧道的最大速度（有多少車道），做到充分利用頻寬。
對於數據傳輸通道和PCI-E隧道，這種可以同時建立多個相同隧道的類型，頻寬也可以被充分利用。例如，給新Mac接上支援USB 4的USB擴充埠，也同時接上多個隨身碟和SSD，當一個隨身碟傳輸數據，佔用掉擴充埠10%左右的頻寬，剩下90%的頻寬可以釋放給高速外接SSD使用，相較於舊版本的USB協議，所有裝置平均分享的總頻寬要好上許多。
因此，明明是USB 4協議，在搭載M1晶片的Mac上，其技術詳情裡標記的卻是USB 3.1第二代（也就是USB 3.2一代）的主要原因。在USB 4的狀態下，數據傳輸時的速度只有USB 3.2 10Gbps的速度。那麼USB 4最大40Gbps的速度是如何達到的呢？
兩倍的速度，但高速傳輸卻更複雜了
如果僅支援透過USB 3.2隧道傳輸數據，那麼USB 4只強制要求10Gbps的數據傳輸頻寬，也可以選擇20Gbps的數據傳輸頻寬。如果加上顯示傳輸所需要的頻寬，USB 4強制要求的頻寬則是20Gbps，也可以選擇40Gbps的高速版本（擴充埠強制需要），一切全部由廠商決定。
由於存在非常多的可選項目，所以將介面、轉接器和外接裝置在支援USB 4以後的速度歸納出來，方便大家日後查詢：
和其他協議的相容
DisplayPort 2.0
雖然USB 4本身已經支援DisplayPort 1.4a的影像傳輸標準——支援8K 60FPS或者4K 120FPS的影像傳輸，這個標準能夠滿足未來3–5年的需求，但是更久以後呢？USB 4選擇的是相容DisplayPort 2.0，也就是USB 4的DisplayPort Alt Mode。這也是為什麼M1晶片沒有具體標註DisplayPort版本的主要原因，因為這個Type-C接頭能夠在DisplayPort 1.4a與DisplayPort 2.0適用，方便在需要的時候能夠隨時切換。
透過DisplayPort 2.0，最大可以推動一個60Hz 10bit色彩深度的可壓縮16K HDR顯示器，或是一個60Hz 10bit色彩深度的無壓縮10K SDR顯示器，足以能夠滿足未來8–12年的顯示需求。
Thunderbolt 3與Thunderbolt 4
想要更快速的傳輸，還是要靠Thunderbolt 3&4。但USB 4對Thunderbolt 3&4都是可選相容性，不過一般支援PCI-E隧道的USB 4就是相容TB協議的，如搭載M1晶片的Mac。如果相容TB協議，USB 4還能支援網路傳輸、PCI-E外接擴展、菊花鏈拓撲等特性。
由於TB的特殊性，當USB 4運作於TB相容模式的時候，每個鏈路都會比原來更快一些。
PD協議
PD協議也算是我們的「老朋友」，同樣USB 4也支援PD協議，規定每個USB 4介面至少支援7.5W供電，最大支援100W的供電。
USB 4還考慮到PD連接之前的功率，規定在PD協商之前，每個USB 4介面需要提供5V的電壓，和下列三項中的任何一個<250mA（預設）、1.5A和3A電流。
透過全新的USB 4，你不僅可以使用一根線完成筆電的擴展螢幕、傳輸數據、甚至外接GPU暢玩遊戲，甚至還會智慧分配頻寬讓該快的更快，其他不需要的裝置更加節省頻寬。
「小」更新的Thunderbolt 4協議
總結來說，TB 4沒有太大的升級，但確實減少使用者許多的麻煩。。
更統一
先前TB 3時，雖然以最大速度40Gbps為宣傳，但實際上還是有最大速度20Gbps的版本（Alpine Ridge）。而這次更新，完整寫明了TB 4的最大速度，且只有40Gbps這個選項，讓用戶能清楚對比。
TB 4對USB4是完整相容，再也不會出現買了根很貴的線卻用不了的情況，萬能線認準TB 4就好。
更安全
強制開啟DMA保護，能夠阻止外圍裝置未經許可直接訪問記憶體。Surface系列一直不支持TB的原因，正是因為先前的外圍裝置可以直接訪問記憶體，存在著安全的問題。
更方便
TB 4至少有一個介面能保留充電的功能，大部分在外出的場景時，可以用一個PD充電器解決。以往有不少游戲筆電支持TB 3卻不支持充電，出門還要背著體積很大的電源才行，但未來這個情況應該會少很多了。
TB 4的擴充埠還允許外接滑鼠和鍵盤來喚醒電腦，在一根線連接電腦、顯示器、擴充埠、外接硬碟的場景裡，應該會變得更加容易使用。
TB 4介面也將支持雙路伺服器4K輸出。原本在使用擴充埠時，只能輸出一個4K 60Hz畫面，另一個4K 60Hz畫面需要用另外一根TB電纜。未來使用一個TB 4的擴充埠，甚至是一根TB 4電纜就可以同時支持2個4K顯示器的輸出。這可能也是為什麼新Mac不支持TB 4的主要原因，因為搭載M1晶片的Mac透過Type-C外接顯示器時，只能連接一台。
總結來說，TB 4並沒有大幅度的升級，卻也沒有把Type-C做得更複雜——不會讓普通用戶更加困惑：「明明都是Type-C，為什麼這個線用不了？」除此之外，TB 4能夠完整相容USB4，也就是可以將TB 4和USB4 40Gbps畫上等號，用戶在選購時不會再搞錯了，且不會再出現將昂貴的線接在電腦和硬碟上，卻發現速度只有USB 2.0這樣令人沮喪的情況。
責任編輯：文潔琳、蕭閔云
本文授權轉載自：少數派
