USB 3.2和USB 4來襲！USB新標準一覽

USB介面是大家最常見、最熟悉的傳輸介面了，無論是充電還是傳遞數據，USB介面在目前的PC和移動設備中都佔據了極為重要的地位。在長期的發展中，USB通過不斷地提高速度和充電能力，帶來了一代又一代標準的更新。現在，USB介面的速度標準已經發展到USB 3.2和USB 4，那麼，這兩代新的標準又帶來了哪些更新呢？今天本文就和大家一起梳理一下這些內容。

USB堪稱全球發展最成功的數據介面。從早期的USB 1.0時代、數據傳輸1.5Mbps的介面開始，USB經歷了多個世代。出現了USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0等多個規格，介面外形和設計方案也出現了USB Type-A、USB Type-B以及現在比較最常見的USB Type-C等。現在，USB-IF組織又公布了全新的USB 3.2標準和未來的USB 4，在速度和規格上又發生了一些變化。下面我們一起來看看吧。

IF現在將所有的USB名稱都納入USB 3.2旗下

USB 3.2，讓人迷惑還是更為清晰？

USB 3.2是USB-IF組織新發布的標準，其正式推出的時間是2017年的9月份。從技術角度來看，USB 3.2是對USB 3.1的改進和補充，核心變化就是數據傳輸速度提升到20Gbps，介面則沿用了USB 3.1時代起就確定的Type-C方案，不再支持Type-A和Type-B兩種介面。

之所以USB 3.2隻留下了Type-C介面，而放棄了另外兩種介面，究其原因還是隨著技術和產品的不斷發展，使得Type-A和Type-B這兩種介面已經無法取得市場的青睞。具體來說，這兩種介面由於設計時間較早，即使後期進行改進也無法在尺寸和根本的物理特性上進一步提升，其不足包括相對較大的體積、存在插拔方向、可靠性不足、兼容性不強、供電能力較差等。

相應的，Type-C介面在物理結構上做出了改善，大幅度改變了這樣的情況。Type-C介面採用了可靠、無方向性的插拔，所有的信號引腳都設計在了介面中央的「舌頭」上，正反各12個，絕大部分對稱排布。在每組各12個信號介面中，包含了接地、USB 2.0數據信號、USB 高速信號、供電信號、邊帶（非USB傳統信號）信號等多個數據介面。

USB目前流行的三種介面

在耐用度方面，Type-C介面的受力部件主要是外部金屬殼，強度更高且更不容易損壞，中央的數據通道被弧形外殼保護，很難受到破壞。設計要求顯示，USB Type-C能夠維持10000次以上的插拔不會損壞，按照一天插拔3次來計算的話，USB Type-C插介面至少能使用10年時間。

Type-C介面觸點更多，包含了之前USB介面的所有針腳。

在經過USB 3.0和USB 3.1時代的過渡之後，USB Type-C逐漸出現在市場中並獲得了用戶的青睞，因此在USB 3.2上，USB-IF決定徹底放棄設計老舊且功能較差的USB Type-A和USB Type-B介面，全力主推全新的USB Type-C，更充分地利用USB Type-C的各個特性，實現傳輸速度的進一步提升。

Type-C很可能在未來一段時間成為應用最廣泛的USB介面形式

在USB 3.2規範中，USB Type-C的高速特性被充分利用。USB Type-C擁有2個高速數據傳輸通道，分別被命名為（TX1 /TX1-，RX1 /RX1-）和（TX2 /TX2-，RX2 /RX2-），之前USB 3.1隻利用了其中一個通道傳輸數據，另一個通道以備用的方式存在。

在USB 3.2中，兩個通道可以在合適的情況下都被啟用，並實現每個通道10Gbps的最高傳輸速度，這樣總和就是20Gbps，採用128b/132b編碼，實際數據速度可以達到約2500MB/s，相比現在的USB 3.1直接翻倍。值得一提的是，USB 3.2的通道切換是完全無縫的，無需用戶進行特殊操作。

不過，20Gbps只是USB 3.2傳輸中的一個規格而已，這一次USB 3.2發布後被眾人詬病的原因就是USB IF希望通過USB 3.2標準，將之前USB 3.0和USB 3.1全部納入，只是以不同的版本區分。根據USB IF的信息，USB 3.2標準包括如下的內容：

從USB IF給出的USB 3.2標準情況來看，其中USB 3.2 Gen 1x1實際上是之前的USB 3.0，USB 3.2 Gen 2則是USB 3.1改頭換面而來，只有最後的USB 3.2 Gen 2x2才是全新的高速規格，命名也充分突出了雙高速通道的優勢。因此在選購相關產品時，如果用戶對速度有要求，一定要注意USB 3.2的模式名稱，畢竟最高速度和最低速度相差約4倍。

在相關產品研發方面，目前AMD和英特爾都沒有在主板晶元組上提供原生支持，並且近期內也不太可能有原生支持USB 3.2尤其是USB 3.2 Gen 2x2的晶元組出現，因此要完成USB 3.2的高速傳輸規格，還需要第三方主控晶元或者PCIe擴展卡上市。在主控晶元方面，祥碩已經展示了相關的晶元產品，傳輸速率已經能夠達到20Gbps的高度，不過祥碩也表示相關產品將在2019年才能推出，實際登上主板應該在2020年左右了。

USB 4——全面兼容雷電3

在USB 3.2正式協議公布之後，USB組織又在很短的時間內預告了有關USB 4規格的內容。和之前USB 3.2等標準基於USB自家協議不同的是，USB 4在基礎協議上不再採用USB規範，轉而採用英特爾徹底公開的雷電3規範，這也是USB數十年發展中最大的一次改變。

英特爾的雷電3規範發佈於2015年。以當時的技術水平來看，雷電3相當先進甚至激進，其支持最高40Gbps的速度以及100W的供電能力，還支持HMDI 2.0（4K@60Hz）或者DisplayPort 1.2（5K@60Hz）的視頻輸出，這樣一來顯示器也可以使用雷電3介面規格。

在外觀介面上面，雷電3和USB Type-C採用完全兼容的物理設計，可以互相插拔，但是雷電3的介面上會帶一個雷電的小Logo，藉此以顯示和實際支持USB 3.1規範、數據傳輸速度較低的USB Type-C介面的區別。

毫不誇張地說，雷電3的傳輸帶寬和相關規格是非常強大的，甚至遠勝於同期的USB規範，即使是目前所公布的最新USB 3.2規範也無法達到雷電3介面的標準。那麼，這是不是意味著雷電3介面就天下無敵了呢？事實並不是這樣的。從2015年公布規範開始，雷電3和相關介面的推廣就不是很順利，主要原因就一個字——貴。

未來USB Type-C介面的新規範在納入雷電3的技術後將兼容幾乎目前所有應用場景

由於雷電3和相關傳輸技術屬於英特爾的專利，因此廠商使用這個介面必須向英特爾繳納相應的專利使用費。另一點非常重要的內容是，雷電3為了達到如此高的速度必須使用專用的晶元，英特爾為此也推出了數款晶元對外銷售，因此價格自然不會便宜。

另外，使用雷電3介面的設備還需要經過英特爾的認證，自然又需要一定的時間成本和一筆額外的費用支出。這樣一來，雷電3介面的使用門檻就無形之中被抬高了很多，相比幾乎免費開放的USB標準來說，雷電3介面就有點曲高和寡了。

一個典型例證就是，從2015年到現在，也只有463款設備獲得了英特爾的認證，可見其發展速度並不令人滿意。甚至有部分廠商在第一代產品中支持了雷電3介面，反而又在第二代產品中以普及率、授權費用等問題「倒退」回USB標準，令人唏噓。

為了進一步加速雷電3介面的普及，特別是在如今流行的大量移動設備中提供對雷電3介面的支持，英特爾在2017年5月作出決定，從2018年起免除雷電3介面的授權費用，但是規範協議在當時並未徹底開放，還是在一定程度上需要受到英特爾的約束。

雷電3的增長速度極為緩慢

直到2019年3月，「想通了」的英特爾又才更進一步，向USB推廣組織開放了雷電3介面的所有規範，今後各大廠商就可以基於該規範，免費設計和生產支持雷電3的相關設備。接下來USB IF又宣布將雷電3的相關標準納入即將發布的USB 4規範中，雷電3和USB繼介面一統後，終於又要在規範上完成統一了。

根據目前的消息，新的USB 4介面將納入雷電3的標準，其傳輸速度將提升至最高40Gbps，相比剛發布的USB 3.2 Gen 2x2翻了一番，其餘雷電3介面的相關特性全部繼承，比如供電能力最高100W、支持視頻傳輸等。更重要的是，USB 4的整個專利和授權和目前的USB設備方式相同，廠商可以自行研發相關匹配的設備，包括傳輸晶元等，也不需要經過額外的認證，這大大方便了USB 4的拓展和普及。介面規格方面，USB 4目前只有Type-C一種，不再支持任何其他的介面方案，諸如Type-A和Type-B都已經徹底退出歷史舞台。

USB組織將正式把雷電3規範納入USB 4之中

最後再來看看相關標準的發布時間。USB 4標準目前正在制定中，據估計可能會在2020年左右正式對外發布。具體到相關的產品方面，英特爾的10nm處理器已經開始考慮納入雷電3的原生支持了，因此對USB 4原生支持也應該不存在技術上的問題，這依舊需要等到2019年底或者2020年初。

總的來看，USB 3.2的正式發布和USB 4相關消息的披露，大大推進了這一在我們生活中應用廣泛的高速介面的發展，使得數據的轉移和複製更為方便。可以預見的是，在USB 3.2乃至USB 4成為主流介面的時候，「一介面走天下」的時代很可能到來，顯示器也只需要一根線就能完成電能和信號傳輸，這將大大方便人們的生活。

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