คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับ USB4 ตั้งแต่ความเร็ว 40Gbps แบนด์วิดท์แบบไดนามิก ไปจนถึงการเชื่อมต่อแบบสายเคเบิลเดียวที่ใช้งานได้ครบทุกฟังก์ชัน
นับตั้งแต่การปรากฏตัวของ USB4 เราได้เผยแพร่บทความและลิงก์มากมายเพื่อแบ่งปันข้อมูลที่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตาม ความนิยมนั้นสูงมากจนผู้คนทั่วทุกหนแห่งต่างสอบถามเกี่ยวกับตลาด USB4 เริ่มต้นจากยุค USB 1.0 และอินเทอร์เฟซการส่งข้อมูล 1.5Mbps USB ได้ผ่านการพัฒนามาหลายรุ่น มีข้อกำหนดต่างๆ มากมาย เช่น USB 1.0, USB 2.0 และ USB 3.0 และรูปทรงและรูปแบบการออกแบบของอินเทอร์เฟซก็มีตั้งแต่ USB Type-A, USB Type-B และ USB Type-C ที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน เป็นต้น USB4 ไม่เพียงแต่มีความเร็วในการส่งข้อมูลที่เร็วกว่า แต่ยังมีความเข้ากันได้ที่ดีกว่า (รองรับความเข้ากันได้แบบย้อนหลัง นั่นคือ สามารถใช้งานร่วมกับเวอร์ชันที่ต่ำกว่าได้) สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์เกือบทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและชาร์จไฟได้ หากโทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ จอภาพ เครื่องพิมพ์ ฯลฯ ของคุณรองรับ USB4 แล้ว ในทางทฤษฎี คุณก็เพียงแค่ใช้สายเคเบิลข้อมูลที่รองรับ USB4 ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ ทำให้การทำงานที่บ้านและที่ทำงานสะดวกสบายยิ่งขึ้น คุณไม่จำเป็นต้องซื้อสายแปลงอินเทอร์เฟซต่างๆ อีกต่อไป ดังนั้น USB4 จึงทำให้รูปแบบการทำงานของเรามีความหลากหลายและสะดวกสบายมากขึ้น นอกจากนี้ คุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งของ USB4 คือคาดว่าจะถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ปลายทางที่รองรับการประมวลผลปัญญาประดิษฐ์
01 USB4 เทียบกับ USB3.2
USB 3.2 เป็นมาตรฐานใหม่ที่ออกโดยองค์กร USB-IF โดยเปิดตัวครั้งแรกในเดือนกันยายน 2017 จากมุมมองทางเทคนิค USB 3.2 เป็นการปรับปรุงและเพิ่มเติมจาก USB 3.1 การเปลี่ยนแปลงหลักคือความเร็วในการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 20 Gbps และอินเทอร์เฟซยังคงเป็นไปตามมาตรฐานเดิมไทป์ซีรูปแบบที่ใช้ในยุค USB 3.1 นั้น ไม่รองรับอินเทอร์เฟซ Type-A และ Type-B อีกต่อไป ทั้ง USB4 และ USB3.2 ใช้อินเทอร์เฟซ Type-C แต่ USB4 มีความซับซ้อนกว่ามาก USB4 รองรับการส่งและรับข้อมูลแบบ host-to-host, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort เสียง/วิดีโอ และข้อมูล USB พร้อมกันผ่านอินเทอร์เฟซ Type-C เดียวกันบนลิงก์เดียวกัน โฮสต์ USB4 สองตัวสามารถแลกเปลี่ยนแพ็กเก็ตข้อมูล IP ผ่านอุโมงค์ host-to-host ได้ การส่งข้อมูลผ่านอุโมงค์ DisplayPort และ USB หมายความว่าสามารถส่งข้อมูลเสียง วิดีโอ ข้อมูล และพลังงานผ่านอินเทอร์เฟซเดียวกัน ซึ่งเร็วกว่าการใช้ USB3.2 มาก นอกจากนี้ การส่งข้อมูลผ่านอุโมงค์ PCIe ยังให้แบนด์วิดท์สูง ความหน่วงต่ำ และให้ปริมาณงานสูงสำหรับการจัดเก็บข้อมูลความจุสูง ปัญญาประดิษฐ์แบบ Edge และกรณีการใช้งานอื่นๆ
USB4 ผสานรวมช่องส่งและรับข้อมูลสองช่องเข้าไว้ในอินเทอร์เฟซ USB-C เดียว โดยมีอัตราความเร็วสูงสุดถึง 20 Gbps และ40 Gbpsและแต่ละช่องสัญญาณสามารถมีอัตราการส่งข้อมูลได้ประมาณ 10 Gbps หรือ 20 Gbps สำหรับนักพัฒนาชิป ข้อมูลนี้มีความสำคัญมาก พวกเขาจำเป็นต้องรู้ว่าในโหมด Thunderbolt 3 อัตราการส่งข้อมูลในแต่ละช่องสัญญาณส่งและรับคือ 10.3125 Gbps หรือ 20.625 Gbps ในโหมด USB แบบดั้งเดิม จะมีเพียงช่องสัญญาณส่ง/รับเพียงช่องเดียวที่ทำงานด้วยอัตรา 10 Gbps5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB3.1)ในขณะที่ช่องสัญญาณ USB 3.2 ทั้งสองช่องทำงานด้วยความเร็ว 10 Gbps
ในแง่ของความทนทาน ส่วนประกอบที่รับแรงของอินเทอร์เฟซ Type-C ส่วนใหญ่คือตัวเรือนโลหะภายนอก ซึ่งแข็งแรงกว่าและเสียหายยากกว่า ช่องส่งข้อมูลตรงกลางได้รับการปกป้องด้วยฝาครอบรูปโค้ง ทำให้ยากต่อการเสียหาย ข้อกำหนดด้านการออกแบบระบุว่ายูยู ไทป์-ซีสามารถทนต่อการเสียบและถอดปลั๊กได้มากกว่า 10,000 ครั้งโดยไม่เสียหาย หากคำนวณจากจำนวนการเสียบและถอดปลั๊ก 3 ครั้งต่อวัน อินเทอร์เฟซ USB Type-C สามารถใช้งานได้นานอย่างน้อย 10 ปี
02 การเร่งการใช้งาน USB4
หลังจากที่โปรโตคอล USB 3.2 เปิดตัวอย่างเป็นทางการ องค์กร USB ก็ได้ประกาศข้อกำหนดของ USB 4 ในเวลาอันสั้น ซึ่งแตกต่างจากมาตรฐานก่อนหน้านี้ เช่นยูเอสบี 3.2ซึ่งเดิมทีนั้นใช้โปรโตคอลของ USB เอง แต่ USB 4 ไม่ได้ใช้ข้อกำหนดของ USB ในระดับพื้นฐานอีกต่อไป แต่ใช้โปรโตคอล Thunderbolt 3 ที่ Intel เปิดเผยอย่างเต็มรูปแบบแทน นี่คือการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่สุดในการพัฒนา USB ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เมื่อใช้ขั้วต่อ Type-C ในการเชื่อมต่อ ฟังก์ชันของ USB 4 จะเข้ามาแทนที่ฟังก์ชันของ USB 3.2 และสามารถใช้งาน USB 2.0 พร้อมกันได้ USB 3.2 Enhanced SuperSpeed ยังคงเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการส่ง "ข้อมูล USB" บนสายสัญญาณทางกายภาพของ USB 4 ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่าง USB 4 และ USB 3.2 คือ USB 4 เป็นแบบเน้นการเชื่อมต่อ USB 4 ได้รับการออกแบบให้มีอุโมงค์เพื่อส่งข้อมูลจากหลายโปรโตคอลพร้อมกันบนอินเทอร์เฟซทางกายภาพเดียว ดังนั้นความเร็วและความจุของ USB 4 จึงสามารถแบ่งปันได้อย่างไดนามิก USB 4 สามารถรองรับโปรโตคอลการแสดงผลอื่นๆ หรือการสื่อสารระหว่างโฮสต์ในขณะที่การส่งข้อมูลกำลังดำเนินอยู่ นอกจากนี้ USB 4 ยังเพิ่มความเร็วในการสื่อสารจาก 20 Gbps (Gen2x2) ของ USB 3.2 เป็น40 Gbps (Gen3x2)บนสถาปัตยกรรมแบบสองเลน สองซิมเพล็กซ์เดียวกัน
USB4 ไม่เพียงแต่ทำให้ USB มีความเร็วสูง (โดยอิงจาก USB3) เท่านั้น แต่ยังกำหนดช่องทางการแสดงผลโดยอิงจาก DisplayPort และช่องทางการโหลด/จัดเก็บข้อมูลโดยอิงจาก PCIe อีกด้วย
ลักษณะการแสดงผล: โปรโตคอลอุโมงค์การแสดงผลของ USB4 นั้นใช้ DisplayPort 1.4a เป็นพื้นฐาน DP 1.4a เองนั้นรองรับการแสดงผลดังกล่าว8k ที่ 60Hz or 4K ที่ 120Hzโฮสต์ USB4 ต้องรองรับ DisplayPort บนพอร์ตดาวน์สตรีมทั้งหมด หากคุณใช้พอร์ต USB 4 ในการส่งทั้งวิดีโอและข้อมูลพร้อมกัน พอร์ตจะจัดสรรแบนด์วิดท์ตามนั้น ดังนั้น หากวิดีโอต้องการแบนด์วิดท์เพียง 20% เพื่อแสดงผลบนจอภาพ 1080p ของคุณ (ซึ่งเป็นฮับด้วย) แบนด์วิดท์ที่เหลืออีก 80% สามารถใช้ในการถ่ายโอนไฟล์จาก SSD ภายนอกได้
ในส่วนของอุโมงค์ PCIe: การรองรับ PCIe โดยโฮสต์ USB4 นั้นเป็นทางเลือก ฮับ USB4 ควรสนับสนุนอุโมงค์ PCIe และควรมีสวิตช์ PCIe ภายในอยู่ด้วย
ส่วนสำคัญอย่างหนึ่งของข้อกำหนด USB 4 คือความสามารถในการปรับปริมาณทรัพยากรที่มีอยู่แบบไดนามิกเมื่อส่งวิดีโอและข้อมูลผ่านการเชื่อมต่อเดียวกัน สมมติว่าคุณมีทรัพยากรสูงสุด...USB 4 ความเร็ว 40 Gbpsและกำลังคัดลอกไฟล์ขนาดใหญ่จาก SSD ภายนอกและแสดงผลบนจอแสดงผล 4K สมมติว่าแหล่งวิดีโอต้องการความเร็วประมาณ 12.5 Gbps ในกรณีนี้ USB 4 จะจัดสรรความเร็วที่เหลือ 27.5 Mbps ให้กับไดรฟ์สำรองข้อมูล
USB-C นำเสนอ "โหมดทางเลือก" ซึ่งเป็นความสามารถในการส่งสัญญาณวิดีโอ DisplayPort/HDMI ผ่านพอร์ต Type-C อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนด 3.x ในปัจจุบันยังไม่มีวิธีการที่ดีในการแบ่งทรัพยากร ตามที่ Saunders กล่าว โหมดทางเลือกของ DisplayPort สามารถแบ่งแบนด์วิดท์ระหว่างข้อมูล USB และข้อมูลวิดีโอได้อย่างแม่นยำในอัตราส่วน 50/50 ในขณะที่โหมดทางเลือกของ HDMI ไม่อนุญาตให้ใช้งานข้อมูล USB พร้อมกัน
USB4 กำหนดมาตรฐานที่ 40Gbps ทำให้สามารถแบ่งปันแบนด์วิดท์แบบไดนามิกได้ ส่งผลให้สายเคเบิลข้อมูลเพียงเส้นเดียวสามารถทำหน้าที่ได้หลายอย่าง ด้วย USB4 ทำให้สามารถส่งข้อมูล PCIe และข้อมูลแสดงผลพร้อมกันผ่านสายเดียว พร้อมกับฟังก์ชัน USB แบบดั้งเดิม และยังสามารถจ่ายไฟ (ผ่าน USB PD) ได้อย่างสะดวกสบาย ในอนาคต อุปกรณ์ต่อพ่วงส่วนใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นเครือข่ายความเร็วสูง การ์ดกราฟิกภายนอก จอแสดงผลความละเอียดสูง อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลความเร็วสูงความจุสูง หรือแม้แต่เครื่องคอมพิวเตอร์สองเครื่อง ก็สามารถเชื่อมต่อกันได้ผ่านอินเทอร์เฟซ Type-C ยิ่งไปกว่านั้น หากอุปกรณ์เหล่านี้ใช้ USB4 Hub คุณยังสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์เพิ่มเติมแบบอนุกรมหรือแยกสาขาจากอุปกรณ์เหล่านี้ได้ ซึ่งสะดวกอย่างยิ่ง
วันที่เผยแพร่: 20 ตุลาคม 2568
