บทนำเกี่ยวกับ USB 4
USB4 คือระบบ USB ที่กำหนดไว้ในข้อกำหนด USB4 ฟอรัมผู้พัฒนา USB ได้เผยแพร่เวอร์ชัน 1.0 เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2562 ชื่อเต็มของ USB4 คือ Universal Serial Bus Generation 4 โดยใช้เทคโนโลยีการส่งข้อมูล "Thunderbolt 3" ที่ Intel และ Apple ร่วมกันพัฒนา ความเร็วในการส่งข้อมูลของ USB4 สูงถึง 40 Gbps ซึ่งเร็วกว่า USB 3.2 (Gen2×2) รุ่นล่าสุดถึงสองเท่า
แตกต่างจากมาตรฐานโปรโตคอล USB รุ่นก่อนๆ USB4 ต้องการขั้วต่อ USB-C และต้องรองรับ USB PD สำหรับการจ่ายไฟ เมื่อเทียบกับ USB 3.2 แล้ว USB4 อนุญาตให้สร้างอุโมงค์ DisplayPort และ PCI Express ได้ สถาปัตยกรรมนี้กำหนดวิธีการแบ่งปันลิงก์ความเร็วสูงเดียวแบบไดนามิกกับอุปกรณ์ปลายทางหลายประเภท ซึ่งสามารถจัดการการส่งข้อมูลตามประเภทและแอปพลิเคชันได้ดีที่สุด ผลิตภัณฑ์ USB4 ต้องรองรับอัตราการส่งข้อมูล 20 Gbit/s และสามารถรองรับอัตราการส่งข้อมูลได้ถึง 40 Gbit/s อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการส่งข้อมูลแบบอุโมงค์ เมื่อส่งข้อมูลแบบผสม แม้ว่าข้อมูลจะถูกส่งด้วยอัตรา 20 Gbit/s อัตราการส่งข้อมูลจริงอาจสูงกว่า USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2)
USB4 แบ่งออกเป็นสองเวอร์ชัน คือ 20Gbps และ 40Gbps อุปกรณ์ที่มีอินเทอร์เฟซ USB4 ที่วางจำหน่ายในตลาดอาจให้ความเร็ว 40Gbps ของ Thunderbolt 3 หรือเวอร์ชันที่ลดลงเหลือ 20Gbps หากคุณต้องการซื้ออุปกรณ์ที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุด คือ 40Gbps ควรตรวจสอบข้อมูลจำเพาะก่อนทำการซื้อ สำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการส่งข้อมูลความเร็วสูง การเลือก USB 3.1 C to C ที่เหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นตัวนำหลักในการทำให้ได้ความเร็ว 40Gbps
หลายคนสับสนเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง USB4 และ Thunderbolt 4 ที่จริงแล้ว ทั้ง Thunderbolt 4 และ USB4 สร้างขึ้นบนโปรโตคอลพื้นฐานของ Thunderbolt 3 ทั้งสองอย่างทำงานร่วมกันได้ และมีอินเทอร์เฟซแบบ Type-C เหมือนกัน และมีความเร็วสูงสุด 40 Gbps เท่ากันทั้งคู่
ก่อนอื่นเลย สาย USB4 ที่เรากำลังพูดถึงนั้นเป็นมาตรฐานการส่งข้อมูลของ USB ซึ่งเป็นข้อกำหนดโปรโตคอลที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพและประสิทธิผลของการส่งข้อมูลผ่าน USB USB4 จึงอาจเข้าใจได้ว่าเป็น "รุ่นที่สี่" ของข้อกำหนดนี้
โปรโตคอลการส่งข้อมูล USB ถูกเสนอและพัฒนาร่วมกันโดยหลายบริษัท ได้แก่ Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC และ Nortel ในปี 1994 โดยเปิดตัวเป็นเวอร์ชัน USB V0.7 เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน 1994 ต่อมาในปี 1995 บริษัทเหล่านี้ได้ก่อตั้งองค์กรไม่แสวงหาผลกำไรเพื่อส่งเสริมและสนับสนุน USB ในชื่อ USB Implementers Forum หรือที่รู้จักกันในชื่อ USB-IF ซึ่งปัจจุบันเป็นองค์กรมาตรฐานของ USB
ในปี 1996 USB-IF ได้เสนอข้อกำหนด USB 1.0 อย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตาม อัตราการส่งข้อมูลของ USB 1.0 อยู่ที่เพียง 1.5 Mbps กระแสไฟขาออกสูงสุดอยู่ที่ 5V/500mA และในขณะนั้นมีอุปกรณ์ต่อพ่วงที่รองรับ USB น้อยมาก ดังนั้นผู้ผลิตเมนบอร์ดจึงไม่ค่อยออกแบบอินเทอร์เฟซ USB ลงบนเมนบอร์ดโดยตรง
▲ยูเอสบี 1.0
ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2541 USB-IF ได้เผยแพร่ข้อกำหนด USB 1.1 อัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 12 Mbps และมีการแก้ไขรายละเอียดทางเทคนิคบางประการใน USB 1.0 กระแสไฟขาออกสูงสุดยังคงอยู่ที่ 5V/500mA
ในเดือนเมษายนปี 2000 มาตรฐาน USB 2.0 ได้ถูกนำเสนอ โดยมีอัตราการส่งข้อมูล 480 Mbps หรือ 60 MB/s ซึ่งเร็วกว่า USB 1.1 ถึง 40 เท่า กระแสไฟขาออกสูงสุดคือ 5V/500 mA และใช้การออกแบบแบบ 4 พิน USB 2.0 ยังคงใช้งานได้จนถึงปัจจุบัน และอาจกล่าวได้ว่าเป็นมาตรฐาน USB ที่มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด
นับตั้งแต่ USB 2.0 เป็นต้นมา USB-IF ได้แสดงให้เห็นถึง "ความสามารถพิเศษ" ในการเปลี่ยนชื่ออุปกรณ์
ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2546 USB-IF ได้เปลี่ยนชื่อข้อกำหนดและมาตรฐานของ USB โดยเปลี่ยน USB 1.0 เป็น USB 2.0 เวอร์ชันความเร็วต่ำ, USB 1.1 เป็น USB 2.0 เวอร์ชันความเร็วเต็ม และ USB 2.0 เป็น USB 2.0 เวอร์ชันความเร็วสูง
อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้แทบไม่มีผลกระทบต่อสถานการณ์ในขณะนั้นเลย เพราะ USB 1.0 และ 1.1 นั้นได้กลายเป็นอดีตไปแล้ว
ในเดือนพฤศจิกายนปี 2551 กลุ่มผู้สนับสนุน USB 3.0 ซึ่งประกอบด้วยบริษัทยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรม เช่น Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC และ ST-NXP ได้ร่วมกันกำหนดมาตรฐาน USB 3.0 และเผยแพร่สู่สาธารณะ โดยใช้ชื่ออย่างเป็นทางการว่า “SuperSpeed” กลุ่มผู้สนับสนุน USB มีหน้าที่หลักในการพัฒนาและกำหนดมาตรฐานของตระกูล USB และในที่สุดมาตรฐานเหล่านี้จะถูกส่งต่อให้ USB-IF เป็นผู้บริหารจัดการ
USB 3.0 มีอัตราการส่งข้อมูลสูงสุดถึง 5.0 Gbps หรือ 640 MB/s กระแสไฟขาออกสูงสุดคือ 5V/900 mA สามารถใช้งานร่วมกับ USB 2.0 ได้อย่างสมบูรณ์ และรองรับการส่งข้อมูลแบบฟูลดูเพล็กซ์ (คือสามารถรับและส่งข้อมูลได้พร้อมกัน ในขณะที่ USB 2.0 เป็นแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์) รวมถึงมีคุณสมบัติการจัดการพลังงานที่ดีกว่าและฟีเจอร์อื่นๆ อีกมากมาย
USB 3.0 ใช้การออกแบบแบบ 9 พิน โดย 4 พินแรกเหมือนกับของ USB 2.0 ส่วนอีก 5 พินที่เหลือได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับ USB 3.0 ดังนั้น คุณจึงสามารถระบุได้ว่าเป็น USB 2.0 หรือ USB 3.0 โดยดูจากจำนวนพิน
ในเดือนกรกฎาคม 2013 USB 3.1 ได้ถูกเปิดตัว โดยมีความเร็วในการส่งข้อมูล 10 Gbps (1280 MB/s) ซึ่งอ้างว่าเป็น SuperSpeed+ และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตให้จ่ายไฟได้ถูกเพิ่มขึ้นเป็น 20V/5A ซึ่งเท่ากับ 100W
การพัฒนาของ USB 3.1 เมื่อเทียบกับ USB 3.0 นั้นเห็นได้ชัดเจนมาก อย่างไรก็ตาม ไม่นานหลังจากนั้น USB-IF ก็เปลี่ยนชื่อ USB 3.0 เป็น USB 3.1 Gen1 และ USB 3.1 เป็น USB 3.1 Gen2
การเปลี่ยนชื่อนี้ก่อให้เกิดปัญหาแก่ผู้บริโภค เพราะผู้ค้าที่ไม่ซื่อสัตย์หลายรายระบุบนบรรจุภัณฑ์ว่ารองรับ USB 3.1 เท่านั้น โดยไม่ระบุว่าเป็น Gen1 หรือ Gen2 ที่จริงแล้ว ประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลของทั้งสองรุ่นแตกต่างกันมาก และผู้บริโภคอาจตกเป็นเหยื่อโดยไม่ตั้งใจ ดังนั้น การเปลี่ยนชื่อนี้จึงเป็นการตัดสินใจที่ผิดพลาดสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่
ในเดือนกันยายนปี 2017 USB 3.2 ได้ถูกเปิดตัว ภายใต้พอร์ต USB Type-C รองรับช่องสัญญาณคู่ 10 Gbps สำหรับการส่งข้อมูล ด้วยความเร็วสูงสุดถึง 20 Gb/s (2500 MB/s) และกระแสไฟขาออกสูงสุดยังคงอยู่ที่ 20V/5A ส่วนด้านอื่นๆ มีการปรับปรุงเล็กน้อย
▲ขั้นตอนการเปลี่ยนชื่อ USB
อย่างไรก็ตาม ในปี 2019 ทาง USB-IF ได้ทำการเปลี่ยนชื่ออีกครั้ง โดยเปลี่ยนชื่อ USB 3.1 Gen1 (ซึ่งเป็น USB 3.0 รุ่นดั้งเดิม) เป็น USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (ซึ่งเป็น USB 3.1 รุ่นดั้งเดิม) เป็น USB 3.2 Gen2 และ USB 3.2 เป็น USB 3.2 Gen 2×2
ปัจจุบันและอนาคต: การก้าวกระโดดครั้งสำคัญของ USB4
เมื่อเรามาถึง USB4 แล้ว มาดูกันว่ามาตรฐานโปรโตคอลใหม่นี้มีการอัปเกรดและปรับปรุงอะไรบ้าง ก่อนอื่นเลย เนื่องจากเป็นการอัปเกรดข้ามรุ่นจาก “3” ไปเป็น “4” การปรับปรุงจึงต้องมีความสำคัญอย่างมาก
จากข้อมูลทั้งหมดที่เราได้รวบรวมมา คุณสมบัติใหม่ของ USB4 สรุปได้ดังนี้:
1. ความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุด 40 Gbps:
ด้วยการส่งสัญญาณแบบสองช่องทาง ความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุดตามทฤษฎีของ USB4 ควรจะสูงถึง 40 Gbps ซึ่งเท่ากับความเร็วของ Thunderbolt 3 (ต่อไปนี้จะเรียกว่า “Thunderbolt 3”)
ที่จริงแล้ว USB4 จะมีความเร็วในการส่งข้อมูลสามระดับ คือ 10 Gbps, 20 Gbps และ 40 Gbps ดังนั้นหากคุณต้องการซื้ออุปกรณ์ที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุด คือ 40 Gbps คุณควรตรวจสอบข้อมูลจำเพาะก่อนซื้อ
2. สามารถใช้งานร่วมกับอินเทอร์เฟซ Thunderbolt 3 ได้:
อุปกรณ์ USB4 บางตัว (ไม่ใช่ทั้งหมด) อาจใช้งานร่วมกับอินเทอร์เฟซ Thunderbolt 3 ได้ กล่าวคือ หากอุปกรณ์ของคุณมีอินเทอร์เฟซ USB4 ก็อาจสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ Thunderbolt 3 ภายนอกได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ข้อบังคับ ความเข้ากันได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับนโยบายของผู้ผลิตอุปกรณ์
3. ความสามารถในการจัดสรรทรัพยากรแบนด์วิดท์แบบไดนามิก:
หากคุณใช้พอร์ต USB4 พร้อมกับการเชื่อมต่อจอแสดงผลและถ่ายโอนข้อมูล พอร์ตจะจัดสรรแบนด์วิดท์ที่เหมาะสมตามสถานการณ์ ตัวอย่างเช่น หากวิดีโอต้องการแบนด์วิดท์เพียง 20% สำหรับการแสดงผล 1080p แบนด์วิดท์ที่เหลืออีก 80% ก็สามารถใช้สำหรับงานอื่นๆ ได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ใน USB 3.2 และรุ่นก่อนหน้า ก่อนหน้านั้น โหมดการทำงานของ USB จะเป็นการสลับกัน
4. อุปกรณ์ USB4 ทุกชนิดจะรองรับ USB PD
USB PD ย่อมาจาก USB Power Delivery (การส่งพลังงานผ่าน USB) ซึ่งเป็นหนึ่งในโปรโตคอลการชาร์จเร็วที่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน โปรโตคอลนี้ได้รับการกำหนดโดยองค์กร USB-IF ข้อกำหนดนี้สามารถรองรับแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น โดยมีกำลังส่งสูงสุดถึง 100W และสามารถเปลี่ยนทิศทางการส่งพลังงานได้อย่างอิสระ
ตามข้อกำหนดของ USB-IF รูปแบบมาตรฐานของอินเทอร์เฟซการชาร์จ USB PD ในปัจจุบันควรเป็น USB Type-C ในอินเทอร์เฟซ USB Type-C มีพินสองตัวคือ CC1 และ CC2 ซึ่งใช้สำหรับช่องทางการกำหนดค่าการสื่อสาร PD
5. สามารถใช้งานได้เฉพาะพอร์ต USB Type-C เท่านั้น
จากคุณสมบัติข้างต้น จึงเป็นเรื่องปกติที่เราจะทราบว่า USB4 สามารถใช้งานได้ผ่านขั้วต่อ USB Type-C เท่านั้น ที่จริงแล้ว ไม่เพียงแต่ USB PD เท่านั้น แต่มาตรฐาน USB-IF รุ่นล่าสุดอื่นๆ ก็ใช้ได้เฉพาะกับ Type-C เช่นกัน
6. สามารถใช้งานร่วมกับโปรโตคอลรุ่นเก่าได้
USB4 สามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์และพอร์ต USB3 และ USB2 ได้ กล่าวคือ สามารถใช้งานร่วมกับมาตรฐานโปรโตคอลรุ่นก่อนหน้าได้ อย่างไรก็ตาม ไม่รองรับ USB 1.0 และ 1.1 ปัจจุบัน อินเทอร์เฟซที่ใช้โปรโตคอลนี้แทบจะหายไปจากตลาดแล้ว
แน่นอนว่า เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ USB4 เข้ากับพอร์ต USB 3.2 ความเร็วในการส่งข้อมูลจะไม่สามารถถึง 40 Gbps ได้ และอินเทอร์เฟซ USB 2 แบบเก่าก็จะไม่เร็วขึ้นเพียงเพราะเชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซ USB4
วันที่เผยแพร่: 21 กรกฎาคม 2568
