終結混亂,USB 族譜總整理 USB 3、USB 4、USB Type-C 和 Thunderbolt 全解析

作者 | 發布日期 2020 年 08 月 27 日 23:31 | 分類 Apple , 周邊 , 科技生活 Telegram share ! follow us in feedly


你買了新的 Type-C 傳輸線,速度卻沒有提升?找一款 USB 擴充器卻看不懂 3.0、3.1 和 3.2 Gen 2×2 的意義?為了終結這些亂七八糟的規格,我們做了超完整解析,搭配比照圖,讓你可以一口氣搞清楚所有差異。

你的痛苦我都了解,我們決定好好整隊一下,讓 USB 3、USB 4、Thunderbolt 3 和 Thunderbolt 4 的關係可以更清楚好懂一點,大家買電腦跟週邊設備時,也不會再買錯。

對大多數的使用者來說,目前市場上最需要弄清楚的兩種介面就是 USB 和 Thunderbolt(簡稱 TB),他們其實非常相似卻又非常不同。

如果你沒打算花時間看完這篇文章,請你務必掌握這個重點即可:Type C 和速度、電力、顯示其實完全無關。真正影響功能的,其實是藏在 USB 3、USB 4 和 TB 3、TB 4 這些規格底下。

▲ 即使用上 Type-C 接頭,也未必有最高規格的傳輸速度或充電效率。(Source:DataPro 提供)

關於 USB、 USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1 和 USB 3.2

有興趣了解 USB 的發展歷史,請點此閱讀

1996 年,為了解決電腦周邊多種裝置的連結問題,IBM、微軟、英特爾和其他科技公司合組了 USB 開發者論壇(USB Implementers Forum),並成為此後 USB 標準的認證機構,簡稱是 USB-IF。

USB 對於線材、接頭和材質都有明確的統一規格,這讓使用者不用再擔心各種裝置的線材問題,也不用煩惱電腦上的擴充槽不夠用,這就是廣爲人知的 USB Type-A 接頭。

USB 同時也提供了電力傳輸能力,用戶可以簡化相關線材。而第一代的 USB 規格包含了低速率模式 1.5 Mbps 和全速模式 12Mbps 兩種傳輸速度,嚴格來說,12Mb/s 速率其實是稍晚推出的 USB 1.1 規格,滿足更高傳輸速度的客戶需求。

2001 年,USB 2.0 發表,它的傳輸速度可以達到 480 Mbps,是 USB 1.1 的四十倍,而它的傳輸被稱為「高速模式」。對一般使用者來說,USB 2.0 能夠向下相容 USB 1,因此比較不要求傳輸速度的裝置,可以繼續使用 USB 1 的規格,來減少更新成本,用戶也不用為此而換購新設備。

為了某種不知名的原因,USB-IF 很愛幫速度命名。2011 年推出的 USB 3.0 規格讓傳輸速度來到 giga 時代,於是被稱為超高速模式(SuperSpeed),可以提供 5Gbps 的速度,同樣能夠向下相容。但為了彰顯其超高傳輸速度,USB 3.0 改用了藍色插槽,避免使用者搞混。

2014 年,原本美好有序的 USB 世界開始亂套了。他們發表了 USB 3.1 規格,但卻有兩個分支,5 Gbps 速度的 Gen 1,和 10Gbps 速度的 Gen 2,喔別忘了取名,USB 3.1 Gen 2 的速度叫做「超高速 plus」(SuperSpeed+) 。為了不搞混,請記住 USB 3.1 Gen1 就等於 USB 3.0。

在取名上面鬧事之餘,同時他們還推出了名為 USB Type-C 的新接頭,用來服務 USB 3.1 世代的新規格,但是在初期其實沒什麼人在用 Type-C。

2017 年,USB 3.2 發表,能夠支援更快的 20Gbps 速率,不過他們總算把腦中的名詞用完了,不再幫速度取名,因此就稱做「超高速 20Gbps」(SuperSpeed 20Gbps),此時有一個重點來了,想要達到 20Gbps 的速度,必須使用 Type-C 接頭才可以。

或許 USB-IF 的成員深怕用戶還不夠混亂,他們在 2019 年決定重新命名。USB 3.0 就被稱為 USB 3.2 Gen 1,USB 3.1 成為 USB 3.2 Gen 2,而 USB 3.2 就成了超帥氣的 USB 3.2 Gen 2×2!(因為速度變兩倍 x2)

▲ 最新一代的 USB 標準終於沒有奇怪的註記。(Source:Wikipedia

或許我們可以感到慶幸,因為 2019 年發表的 USB 4 標準,速度再翻倍來到 40Gbps,但好險他們沒有把它稱做 USB 3.3 Gen 2x2x2,USB 終於再度有了一個乾淨的名字 USB 4,而且也不再幫傳輸速度取名字了,堪稱是 USB 發展史上最偉大的進步。

講到這要重申一次,Type-C 只是接頭的樣式,它可以提供的傳輸速率可能是 5、10、20 甚至接下來的 40Gbps,此外它也不一定能夠處理充電跟影像傳輸的能力。因此,購買週邊時務必要看清楚規格,而不是只認接頭樣式。

Thunderbolt、Thunderbolt 2

在 USB 發展的同時,喜歡搞特規的 Apple 跟 Intel 聯手開發了另一種稱為 Thunderbolt 的介面(中文意是雷電,簡稱 TB),最初在 2009 年出現在 Intel 的科技論壇上,被稱為 Light Peak,首度進入市場則是出現在 2011 年的 MacBook Pro 上。

Thunderbolt 同時採用兩種通訊協定,數據傳輸的 PCI Express 和影像顯示的 DisplayPort,並且兩種頻寬都達到 10Gbps,當時反正只有 Apple 使用,因此它的接頭就採用了原本在 Mac 上使用的 MiniDisplayPort。

TB 除了能夠處理兩種訊號外,另一個優點是採用稱為菊花鏈(daisy-chain)技術,它能夠同時串連 6 個裝置,對於講求精簡的筆記型電腦來說,可以省下非常多的插槽,同時也讓 Apple 可以多賺一筆轉接線的錢。

2013 年 TB2 問世,它能夠支援 4K 解析度的顯示器,並且向下相容 TB1。TB2 處理資料的方式不再分為兩種影像與數據頻寬,而是合併處理,總傳輸速度同樣是 20Gbps,但在實際使用上會感受到速度提升。

Thunderbolt 3

2015 年發表的 TB3 必須被分開介紹,因為幾個原因。除了傳輸速度提升到 40Gbps 以外,改採 USB Type-C 接頭,不僅能夠連結兩台 4K 顯示器,或一台 5K 顯示器,同時還能夠支援外接顯示卡等裝置來提升電腦效能。

改用 Type-C 接頭不僅讓 Thunderbolt 跨出 Mac 世界,同時也讓 TB3 具備了高達 100W 的充電功能,因此新的 MacBook 幾乎全都只有 Thunderbolt 外接埠,因為理論上所有設備都可以透過它完成,前提是用戶要買對轉接器。

▲ TB3 的速度比前代翻倍,跟 USB 4 的速度相同。(Source:Intel

TB3 的線材也有相當多學問,理論上線材越長,傳輸速率會越慢,甚至是減半。如果你想要在 2 公尺或更長的線材上獲得較好的傳輸速度,就需要挑選主動式傳輸的線材;反之,如果以市場上較普遍的 1 公尺一下線材,則可以用被動式傳輸即可,充電功率也同樣可能受距離影響。

2020 年發表的 Thunderbolt 4,在速度上沒有提升,但是提升了品質,確保了在 2 公尺內長度的被動式傳輸線材,都能夠跑出 40Gbps 的最佳速度,而且擴充槽最多可以提供 4 個 TB4 插槽。

同樣是 Type-C 線材可能大不同

為了要讓使用者更容易使用,USB 和 TB 兩種介面最終都採用了 Type-C 的接頭,雖然方便卻也產生許多誤會,使用者更加需要留意自己買的線材正確與否。

▲ Thunderbolt 的接頭上通常有閃電標記。(Source:Intel

有一些 TB3 的傳輸線,可以支援 USB 3.1 的裝置使用,但不是每一個都保證能用;相反地,如果你拿 USB 3.1 的線,是絕對無法取代 TB3 的傳輸線。

主動式傳輸的 TB3 線材,可以提供較長較穩定的傳輸效果,但是大部分都不支援 USB 3.1 裝置。被動式傳輸的 TB3 線材,則普遍可以相容於 USB 3.1 裝置。

除了傳輸,充電功率也是一大問題,如果你的裝置對功率要求比較高,最好認明它支援的線材與規格,否則理論上能夠支援 100W 的線,也可能會被限制到 15W 而已。

除了購買線材時需要多留意規格,買了之後可能還需要想辦法幫這些線材做標記,因為大多數狀況,我們很難一眼就看出它們的差異,尤其是設備越多的人,越需要管理一下你的線材了。

(首圖來源:Unsplash

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