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目前占据消费电子设备绝对主导的当属 USB-C 物理接口系统,在 USB-C 接口上可实现数据传输,视频传输、电力传输,每一次 USB 标准的更新都影响全球海量设备,消费者体验与行业走势也随之变动。
2022 年 9 月 1 日,USB-IF 官网更新公告,正式发布了了新一代数据接口规范 USB4 2.0 版本,支持高达 80Gbps 数据传输速率,超越雷电 4。
打开 USB-IF 官网即可在醒目的位置见到 USB4 2.0 版本的内容更新公告,此前两个重大更新分别是 2021 年 9 月 30 日发布的 USB Type-C 商标规范、2021 年 5 月 26 日发布的 PD3.1 快速充电标准。
数据速率提升至 80Gbps
此前发布的 USB4 1.0 标准是基于雷电 3 技术上开发而来,最大数据传输速率为 40Gbps,而新发布的 USB4 2.0 版本,基于全新的物理层架构开发,将数据传输速率从 40Gbps 峰值提升至 80Gbps 峰值,为 USB-C 生态系统打造更高性能的天花板。
从中受益的包括 8K 以上分辨率带扩展坞的高性能显示器、显卡扩展坞、PCI-e 5.0 外置存储设备、超高速扩展中心等。
数据架构更新,USB3.2 也能受惠
USB4 2.0 数据架构也进行了更新,有利于设备充分合理地利用好带宽,不止让 USB4 提升带宽翻倍至 80Gbps,也影响了 USB 3.2 、DisplayPort 视频传输、PCI Express 数据通道。此前 USB3.2 最高传输速率为 20Gbps(USB3.2 Gen2x2),新数据架构下,USB3.2 速率将超越 20Gbps,达到更高规格。
数据架构变动已经不是第一次发生,intel 主推的雷电 3 升级至雷电 4,两者最大带宽同样都是 40Gbps,但雷电 3 总带宽分配为 22Gbps + 18Gbps(数据可用带宽+视频可用带宽),而雷电 4 则变动为 32Gbps + 8Gbps(数据可用带宽+视频可用带宽),对高速硬盘、显卡扩展坞等严重依赖于数据通道的设备,雷电 4 的数据可用带宽性能提升有目共睹。
此次 USB4 2.0 使用全新的数据架构,也是让设备更合理地把带宽用尽、榨干。
全面向下兼容
兼容性方面,USB4 2.0 将向下兼容 USB4 1.0、USB 3.2、雷电 3,无需担心兼容性问题。另外,想要享受 80Gbps,需使用全新的主动式有源 USB-C to USB-C 数据线方可达到该速率,无源被动式 USB-C to USB-C 数据线最大带宽仍维持在 40Gbps。
USB 接口规范历史版本更新
1996 年,USB 接口诞生,它采用 D+D- 线芯进行数据通讯,为日后通用化打下基础。
2000 年,USB 更新至 USB2.0 版本,迅速大规模普,速率为 480Mbps,时至今日也是最常用的接口标准。
2008 年 1 月,USB3.0 发布,数据传输更改为 TX+TX-RX+RX- 线芯,传输速率从 480Mbps 大幅升至 5Gbps,每秒读写速度破百兆,带来了质的飞跃。
2013 年 7 月份,USB 3.1 发布,最高速率翻番至 10Gbps,大家熟识的 USB-C 接口也在这个时候诞生。这里有个骚操作,USB-IF 将旧有的 USB 3.0 改名为 USB 3.1 Gen 1,新发布的 USB 3.1 则叫做 USB 3.1 Gen 2,普通消费者开始出现混淆搞不清的现象。
2017 年 9 月份,USB3.2 又来了,虽然版本号依然变化不大,但其支持同时使用 USB-C 接口的上下两端针脚,两组高速通道同时使用,最高速率翻倍达到了 20Gbps。根据最新公布的规范,USB3.0、USB 3.1 版本命名都将彻底消失,统一被划入 USB3.2 的序列,三者分别再次改名叫做 USB3.2 Gen1、USB3.2 Gen2、USB3.2 Gen2x2。
2019 年 9 月,USB4 正式发布,最高传输速率达到 40Gbps,与雷电 3 相同。USB4 有两个规格,分别是最高带宽达到 40Gbps 的 USB4 40、最高带宽达到 20Gbps 的 USB4 20,消费者需认清楚 USB4 40 才是满血接口。
2022 年 9 月,USB4 2.0 标准提前曝光,最高速率提升至 80Gbps,采用全新数据架构,USB PD 快速充电标准、USB Type-C 接口与线缆标准也将同步更新。
USB PD 快速充电标准历史版本更新
2014 年 8 月,USB PD2.0 快充标准发布,不仅规定了 USB Type-C 接口为唯一的标准接口,而且还赋予了这个接口更多的功能,比如充电、数据传输、音频传输等。在充电方面 USB PD2.0 定义了支持 5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A 输出,最大充电功率达到 100W。
2015 年 11 月,USB PD 进入到了 PD3.0 快充时代。USB PD3.0 相对于 USB PD2.0 的变化主要有三方面:增加了对设备内置电池特性更为详细的描述;增加了通过PD通信进行设备软硬件版本识别和软件更新的功能,以及增加了数字证书及数字签名功能。
2017 年 2 月,USB PD 迎来“小修补”的重大更新,USB PD3.0 PPS 发布,在 PD3.0 标准的基础上增加了可编程电源功能(PPS)。PPS 规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式,设备可根据电力需求对电源输出电压进行精细调节,调幅为 20mV 一档,仅为 QC3.0 调幅的十分之一。目前,PPS 配合电荷泵,已经成为安卓手机阵营大范围普及的充电技术。
总结
本次 USB4 2.0 是近年来 USB 接口标准又一次大版本更新,全新的物理层架构,让 USB4 2.0 最高带宽可达 80Gbps,两倍于雷电 4 的速度让整个 Type-C 生态都受惠,数据架构也得到更新,USB3.2 速率超越 20Gbps,USB Type-C 线缆与接口标准、USB PD 快速充电标准也将同步更新。
更多关于 USB4 2.0 的细节,将在 2022 年 11 月召开的 USB DevDays 开发者大会上进行公布。
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