为什么苹果M1和Intel酷睿抢先选择USB4.0？

在苹果不久前发布的三款采用M1芯片的Mac产品中，除了时隔多年后再度换回苹果自研芯片，带来让人惊叹的性能和功耗表现外，还成为首批搭全新USB4规范的设备，

全新的USB4（官方特别标注USB和4之间没有空格）于2019年发布，目前除了苹果这几款终端外，还有数款采用第十一代酷睿Tiger Lake处理器的笔记本产品和少量采用该规范的产品已经率先上市。

不过参考它带来了大量实用的新特性，USB4拥有相当不错的普及前景，相信不久的将来，我们就能看到采用该协议的产品大量上市。而今天我们就来聊聊，这个全新的USB规范将能为我们带来哪些惊喜。

USB4的主要特性

跟此前最强的USB规范（USB 3.2 Gen 2 x 2）相比，全新的USB4规范将拥有更快的传输速度、更好的视频带宽管理以及对雷电3设备的兼容性，此外它还肩负着USB标准化组织（USB-IF）要规范USB协议命名的重任。

最大传输速度提升到40 Gbps

作为一个数据传输协议，USB4最关键的升级自然是传输速度，搭配使用完整规格的四个双向通道线缆进行数据传输是，USB4设备的最高传输速度达到雷电3接口的40Gbps，相比上一代的USB 3.2 Gen 2×2足足提高了一倍，也为该接口更丰富的应用场景打下基础。

需要注意的是，虽然USB4的理论速度可以达到40 Gbps，但并非所有USB设备达到最高的船速速度标准，而且要达到最高传输速度标准也对其他硬件提出了更高的要求，这也是限制雷电3接口普及的重要原因。

为此，USB-IF专门制定了20 Gbps版本的USB4规范，虽然理论极限速度下降到一半，但是仍比目前主流的USB 3.x 规范快上不少，并且可以支持下面提到的一些新特性。

视频传输协议升级为DisplayPort 2.0

在视频传输协议方面，USB4将从此前的DisplayPort 1.4升级支持到DisplayPort 2.0，这意味着USB4可以在DisplayPort Alt Mode（备选模式）下，实现对8K@60Hz+HDR10视频的实时传输。参考DisplayPort 2.0协议最高可以支持高达80Gbps的传输速率，而且支持在USB模式下实现，因此未来的USB4在视频传输带宽上还有拥有不少进步空间。

兼容现有的雷电3设备

采用完整规格的USB4可以兼容现有的雷电3设备，也是USB4规范的一个重要特性，这将大幅提高该规范在推广初期的可用性，也可以避免雷电2接口向雷电3演进过程中遭遇的兼容性问题再次发生。之前一直有说法称，USB4其实是雷电3的一个新马甲，不过从具体的应用来看，这两者之间还是存在不少差异的，后面在威廉希尔官方网站 分析环节我们再详细讨论这一问题

只提供数据传输通道，可以动态分配不同类型数据的带宽

由于USB4规范本身并不提供任何的通用数据传输机制，而是提供数据通道并且利用其它数据传输协议（USB 3.2、Displayport 、PCIe等）进行目标类型的数据传输，该特性搭配全新的动态调配机制，可以大幅提高对数据通道的利用率。

举个例子，假如我们使用的是速率为40 Gbps的USB 4设备，传输4K视频的同时要用支持PCIe通道的外置SSD传输数据，此时视频通道只占用了12.5Gbps的通道，其余27.5Gbps的带宽都可以全部用于通过USB协议或PCIe通道进行数据传输。而不是像以往一样每个通道都占用了固定的带宽，导致在进行视频传输时（不管是1080P还是4K），数据传输的速度就会直接被限制到低速模式。

Type-C接口独占

由于各种新特性的支持，完整规格的USB 4只能通过双向Type-C接口进行传输，将不再提供对USB Type-A或USB Type-B接口的兼容。这些接口未来应该还会出现在集线器和拓展坞当中，不过就无法利用USB4的新特性。

这种改变也是大势所趋，因为像USB-PD快充、多协议双向传输等功能也是有Type-C接口的独占功能，未来其他旧式USB接口也将逐步退出历史舞台。

所有符合USB4规范的设备都支持PD协议

在当今一些Type-C设备支持基于PD协议的高功率店里传输协议，并非所有采用该接口的设备都支持这图改不方便，而来到USB4时代，所有采用该规范的接口都必须支持PD协议，这样才能确保这些设备获得充足的店里供应和更出色的电源管理。

成本飙升，但价格会远低于雷电3

在一大堆新特性的加持下，线缆、接口和周边设备的成本自然也会水涨船高，影响这雷电接口普及的最大障碍之一是它的使用成本，为普及这些新特性而来的USB4肯定也考虑到这一点。

由于USB4并不像雷电接口那样需要额外的授权费用，拥有这些新特性的USB4线缆自然也会省下一大笔认证费用，而根据目前透露的信息，USB4在初期并不会像雷电接口一样只出现在高端市场的产品中，而是将会全面出现在各价位段的产品中。

USB4接口跟雷电接口的关系

尽管目前市面上已经有不少采用雷电3接口的外置显卡拓展坞，但是经过这么多年过去了，只有少数高端笔记本电脑和台式机会提供这一接口，而在DIY市场，几乎没有主板产品会原生提供雷电3接口。

由于雷电接口主要是intel和苹果联合制定的标准，因此目前的市场上，除了最近几代的Mac产品和少数使用intel处理器的高端Windows笔记本提供对这一接口的支持。

与标准USB协议相比，属于私有协议雷电协议需要额外的授权费，即便不考虑这一额外的费用，除了需要在CPU上提供支持，还得搭配上额外的辅助芯片才能使用，因此要使用该接口需要付出高昂的额外成本。

采用AMD处理器和其他移动端Soc的产品更是直接被intel拒之门外，因此这款接口一直难以进行大规模普及，再具吸引力的特性也鲜有用武之地。

而在英特尔已经将雷电3协议授权给USB标准联盟，而且核心特性和威廉希尔官方网站 都被应用在全新的USB4规范上，因此完整版USB4的设备在理论上可以与Thunderbolt 3设备兼容，这也是这项规范在公布之初就备受关注的重要原因。

因为在USB4协议被推广后，设备制造商将不再需要向英特尔支付任何额外的授权费用，就可以制造出兼容现有雷电3设备的产品，消费者也可以用更实惠的价格享受到显卡拓展坞、超高速外置SSD、多屏4K拓展等现在还高高在上的威廉希尔官方网站 ，因此这USB4比雷电3/4更具市场潜力。

不过需要注意的是，USB4对雷电3的兼容并不是硬性要求，设备制造商们推出的USB4接口并不一定能完美兼容现有的雷电3设备。

以苹果最新的使用自家M1芯片的MAC设备为例，它们虽然是配备了雷电3/USB4端口，但是这些Mac却不能使用外置显卡拓展坞，这也跟采用ARM架构的处理器与现有显卡的兼容性以及PCIe通道的调用有关。

同样的情况也会出现在未来的平板电脑和手机上，因此设备间的兼容性不但跟接口相关，也得考虑到连接设备间的兼容性。

而雷电3/4规范短期内也不会因为USB4的推出而被淘汰，采用这该规格的接口仍需要通过英特尔的认证，制造商们要生产对应的设备仍需乖乖给intel交费，不过通过认证的产品在兼容性上肯定会更具优势。

这种情况就类似与现实器产品上，NVIDIA的G-Sync威廉希尔官方网站 和通过DP1.4接口实现的FreeSync威廉希尔官方网站 之间的关系，虽然支持的FreeSync威廉希尔官方网站 的显示器可以在兼容模式下开启G-Sync，但是要完美使用G-Sync，显示器仍需使用专用芯片以及通过NVIDIA的认证。

因此，虽然完整版的USB4虽然理论上可以在通过相似甚至相同的威廉希尔官方网站 来实现对雷电3/4设备的支持，并且能实现对应的功能（如通过PCIe通道调用显卡、通过DisplayPort 2.0输出8K视频、通过PD实现100W快充），但是它们在实现该功能的过程中遵循的规范和使用的芯片不尽相同。

而最为重要的是，由于USB4的开源协议，它的功能模块不是固定的，厂商们可以根据产品需要和成本自行选择，这就意味着，在绝大多数情况下，USB4只能实现某些特性，而通过雷电认证的设备，尤其是线缆，就可以完整实现这些特性，就比如一条支持USB4的线缆，可能在传输速度上能达到40Gbps，但受限于线材材质，最大充电功率只能达到20W（最标准仍为7.5W），这种情况在USB 3.x时代已经司空见惯，未来的USB4也无法避免。

总结来说，雷电3/4接口是一种必须通过强制认证的接口，通过认证即能完整支持协议规定的所有特性（仍需考虑设备间软硬件兼容）；而USB4接口只是一种基于推荐规范的接口，满足最低要求即可使用该名称，上限表现能达到雷电3的水平，但是下限表现可能跟目前主流的全功能Type-C（USB 3.2）没有明显区别。

他们是能实现类似功能并且部分功能相互兼容的两种不同威廉希尔官方网站 规范，而在实际应用层面，雷电3基本可以认为是USB4的完全体，USB4规范的大部分性能和应用指标也是基于现有的的雷电3规范。

为什么USB 4被正式拼写为“USB4”

USB4在官方命名上跟以往产品间最大的特点，就是去掉了USB和后缀数字间的空格，根据USB规范委员会的官方讲法，USB4将作为一种品牌标识而不再是作为一种版本号来存在，未来也不会出现USB4.x这些名称，这种操作的最大意义可以强化这项规范的标识感，就像目前无线局域网领域的Wi-Fi x命名规则，很好地推动了Wi-Fi 6（802.11ax）威廉希尔官方网站 的快速普及。

相信不少朋友对以往USB规范的命名颇有微词，各种不同产品线之间的命名五花八们，以USB 3.x未来，一共拥有USB 3.0，USB 3.1 Gen 1，USB 3.1 Gen 2和四个不同版本的USB 3.2在内的数据传输规范，以还包括USB PD和USB Alt Mode（DP/HDMI视频模式）等各类名词，他们的规范Logo更是丰富，消费者自然也难以直观地区分这堆协议之间的区别。

USB规范委员会同时表示，未来的USB4也不再使用USB4.x的版本号进行规格更新，即便未来基于该威廉希尔官方网站 规范的产品能在速度上游更大的突破（比如80Gbps），也未来仍会被称为USB4，而且还会推广使用更加直观的名字，就像USB 3.x被称为超高速USB（SuperSpeed USB）一样，USB 4可能会推出更具标示性的名称，类似于视频分辨率上的480P=高清、720P=超清、1080P=全高清。

USB4协议产品的未来截止目前为止，国内市场在售的产品中，单独标识为配备USB4接口的终端产品只有采用M1芯片的苹果Mac系列，而一众采用第十一代酷睿Tiger Lake处理器的笔记本产品配备的是更强劲的雷电4规范接口，虽然向下兼容USB4，但显然清一色高端产品定位不是USB4接口最大的目标市场。

展望该规范的未来发展，目前最具潜力的方向就是逐步替代目前基于USB3.x规范的全功能Type-C接口，并且在保留8K输出、超高传输带宽和兼用雷电3设备这些突出特性，并搭载在更多主流级别产品上，将能有效推动外置显卡拓展坞（基于USB4而不是雷电3/4）、超高速外置SSD等产品的发展。

参考4~5年前雷电3接口刚出现，推出拓展坞外设和如今全功能Type-C拓展坞的价格和使用体验，我们可以充分期待USB4可以带给我们的体验，也许在不久的将来，我们可以在主流价位（5000元以内）的轻薄笔记本电脑上以大众化的价格（500元以内）用上高性能显卡拓展坞，手机和平板等设备也可以通过USB4外设实现更丰富和优质的拓展功能，而随着该标准的普及，丰富的功能也会让数码设备上的接口更多地统一在基于USB4的Type-C接口，它的潜在市场将会非常广阔。
责编AJX