บทนำ USB 4
USB4 คือระบบ USB ที่ระบุไว้ในข้อกำหนด USB4 ฟอรัมนักพัฒนา USB ได้เปิดตัวเวอร์ชัน 1.0 เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2019 ชื่อเต็มของ USB4 คือ Universal Serial Bus Generation 4 ซึ่งพัฒนาต่อยอดจากเทคโนโลยีการส่งข้อมูล “Thunderbolt 3” ที่ Intel และ Apple ร่วมกันพัฒนา ความเร็วในการส่งข้อมูลของ USB4 สูงถึง 40 Gbps ซึ่งเร็วกว่า USB 3.2 (Gen2×2) รุ่นล่าสุดถึงสองเท่า
แตกต่างจากมาตรฐานโปรโตคอล USB ก่อนหน้า USB4 จำเป็นต้องใช้ขั้วต่อ USB-C และต้องรองรับ USB PD สำหรับแหล่งจ่ายไฟ เมื่อเทียบกับ USB 3.2 แล้ว USB4 อนุญาตให้สร้างอุโมงค์ DisplayPort และ PCI Express ได้ สถาปัตยกรรมนี้กำหนดวิธีการแบ่งปันลิงก์ความเร็วสูงแบบไดนามิกกับอุปกรณ์ปลายทางหลายประเภท ซึ่งสามารถรองรับการส่งข้อมูลตามประเภทและการใช้งานได้ดีที่สุด ผลิตภัณฑ์ USB4 ต้องรองรับทรูพุต 20 Gbit/s และ 40 Gbit/s อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการส่งข้อมูลแบบอุโมงค์ เมื่อส่งข้อมูลแบบผสม แม้ว่าข้อมูลจะถูกส่งด้วยอัตรา 20 Gbit/s อัตราการส่งข้อมูลจริงอาจสูงกว่า USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2)
USB4 แบ่งออกเป็นสองเวอร์ชัน ได้แก่ 20Gbps และ 40Gbps อุปกรณ์ที่มีอินเทอร์เฟซ USB4 ที่วางจำหน่ายในท้องตลาดอาจมีความเร็ว 40Gbps ของ Thunderbolt 3 หรือเวอร์ชันที่ลดลงเหลือ 20Gbps หากคุณต้องการซื้ออุปกรณ์ที่มีความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุด นั่นคือ 40Gbps ควรตรวจสอบข้อมูลจำเพาะก่อนตัดสินใจซื้อ สำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการรับส่งข้อมูลความเร็วสูง การเลือก USB 3.1 C TO C ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นตัวนำหลักในการบรรลุอัตรา 40Gbps
หลายคนสับสนเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง USB4 และ Thunderbolt 4 อันที่จริงแล้ว ทั้ง Thunderbolt 4 และ USB4 ถูกสร้างขึ้นโดยใช้โปรโตคอลพื้นฐานของ Thunderbolt 3 ซึ่งทั้งสองโปรโตคอลนี้เสริมซึ่งกันและกันและเข้ากันได้ดี อินเทอร์เฟซทั้งหมดเป็น Type-C และความเร็วสูงสุดที่ 40 Gbps สำหรับทั้งสองพอร์ต
ก่อนอื่น สาย USB4 ที่เรากำลังพูดถึงคือมาตรฐานการส่งข้อมูลของ USB ซึ่งเป็นข้อกำหนดโปรโตคอลที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพและประสิทธิผลของการส่งข้อมูลผ่าน USB USB4 ถือเป็น "รุ่นที่สี่" ของข้อกำหนดนี้
โปรโตคอลการส่งข้อมูลผ่าน USB ได้รับการเสนอและพัฒนาโดยบริษัทต่างๆ หลายแห่งร่วมกัน รวมถึง Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC และ Nortel ในปี 1994 และเปิดตัวเป็นเวอร์ชัน USB V0.7 เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน 1994 ต่อมา บริษัทต่างๆ เหล่านี้ได้จัดตั้งองค์กรไม่แสวงหากำไรเพื่อส่งเสริมและสนับสนุน USB ในปี 1995 โดยใช้ชื่อว่า USB Implementers Forum ซึ่งเป็นที่รู้จักในชื่อ USB-IF และปัจจุบัน USB-IF คือองค์กรกำหนดมาตรฐาน USB
ในปี พ.ศ. 2539 USB-IF ได้เสนอมาตรฐาน USB 1.0 อย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตาม อัตราการส่งข้อมูลของ USB 1.0 อยู่ที่เพียง 1.5 Mbps กระแสไฟขาออกสูงสุดอยู่ที่ 5V/500mA และในขณะนั้นยังมีอุปกรณ์ต่อพ่วงที่รองรับ USB น้อยมาก ดังนั้นผู้ผลิตเมนบอร์ดจึงไม่ค่อยออกแบบอินเทอร์เฟซ USB บนเมนบอร์ดโดยตรง
▲USB 1.0
ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2541 USB-IF ได้เผยแพร่ข้อกำหนด USB 1.1 อัตราการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 12 Mbps ในครั้งนี้ และรายละเอียดทางเทคนิคบางประการของ USB 1.0 ได้รับการแก้ไข กระแสไฟขาออกสูงสุดยังคงอยู่ที่ 5V/500mA
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2543 มาตรฐาน USB 2.0 ได้ถูกเปิดตัว โดยมีอัตราการส่งข้อมูล 480 Mbps หรือ 60MB/วินาที ซึ่งสูงกว่า USB 1.1 ถึง 40 เท่า กระแสไฟฟ้าขาออกสูงสุดคือ 5V/500mA และใช้การออกแบบแบบ 4 พิน USB 2.0 ยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน และอาจกล่าวได้ว่าเป็นมาตรฐาน USB ที่มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด
ตั้งแต่ USB 2.0 เป็นต้นไป USB-IF ได้แสดงให้เห็นถึง "ความสามารถพิเศษ" ในการเปลี่ยนชื่อ
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 การเปลี่ยนแปลงนี้แทบไม่มีผลกระทบใดๆ ต่อสถานการณ์ปัจจุบันในขณะนั้น เนื่องจาก USB 1.0 และ 1.1 ได้หลุดพ้นจากประวัติศาสตร์ไปแล้ว
ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2551 กลุ่ม USB 3.0 Promoter Group ซึ่งประกอบด้วยบริษัทยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรม เช่น Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC และ ST-NXP ได้พัฒนามาตรฐาน USB 3.0 ให้เสร็จสมบูรณ์และเผยแพร่สู่สาธารณะ โดยมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า "SuperSpeed" กลุ่ม USB Promoter Group มีหน้าที่หลักในการพัฒนาและกำหนดมาตรฐาน USB ซีรีส์ และมาตรฐานเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปยัง USB-IF เพื่อบริหารจัดการในที่สุด
USB 3.0 มีอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 5.0 Gbps หรือ 640MB/s กระแสไฟขาออกสูงสุดอยู่ที่ 5V/900mA รองรับมาตรฐาน USB 2.0 ได้อย่างเต็มรูปแบบ และรองรับการส่งข้อมูลแบบฟูลดูเพล็กซ์ (รับและส่งข้อมูลได้พร้อมกัน ในขณะที่ USB 2.0 เป็นแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์) นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการจัดการพลังงานที่ดีขึ้นและคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมาย
USB 3.0 ใช้การออกแบบแบบ 9 พิน โดย 4 พินแรกเหมือนกับ USB 2.0 ส่วน 5 พินที่เหลือได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับ USB 3.0 ดังนั้น คุณสามารถระบุได้ว่าเป็น USB 2.0 หรือ USB 3.0 โดยดูจากพิน
ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2556 USB 3.1 ได้รับการเปิดตัว โดยมีความเร็วในการส่งข้อมูล 10 Gbps (1,280 MB/s) โดยอ้างว่าเป็น SuperSpeed+ และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟสูงสุดที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นเป็น 20V/5A ซึ่งเท่ากับ 100W
การอัปเกรด USB 3.1 เมื่อเทียบกับ USB 3.0 ก็เห็นได้ชัดเจนเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ไม่นานหลังจากนั้น USB-IF ได้เปลี่ยนชื่อ USB 3.0 เป็น USB 3.1 Gen1 และ USB 3.1 เป็น USB 3.1 Gen2
การเปลี่ยนชื่อครั้งนี้สร้างปัญหาให้กับผู้บริโภค เนื่องจากผู้ค้าที่ไร้ยางอายหลายรายติดป้ายผลิตภัณฑ์ว่ารองรับ USB 3.1 บนบรรจุภัณฑ์เท่านั้น โดยไม่ได้ระบุว่าเป็น Gen1 หรือ Gen2 อันที่จริง ประสิทธิภาพการส่งข้อมูลของทั้งสองรุ่นค่อนข้างแตกต่างกัน และผู้บริโภคอาจตกหลุมพรางโดยไม่ได้ตั้งใจ ดังนั้น การเปลี่ยนชื่อครั้งนี้จึงเป็นการตัดสินใจที่ผิดพลาดสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่
ในเดือนกันยายน 2560 USB 3.2 ได้เปิดตัวแล้ว ภายใต้ USB Type-C รองรับช่องสัญญาณ 10 Gbps สองช่องสำหรับการส่งข้อมูล ด้วยความเร็วสูงสุด 20 Gb/s (2500 MB/s) และกระแสไฟขาออกสูงสุดยังคงอยู่ที่ 20V/5A ส่วนด้านอื่นๆ ได้รับการปรับปรุงเล็กน้อย
▲กระบวนการเปลี่ยนชื่อ USB
อย่างไรก็ตาม ในปี 2019 USB-IF ได้เปลี่ยนชื่อใหม่ โดยเปลี่ยนชื่อ USB 3.1 Gen1 (ซึ่งเดิมคือ USB 3.0) เป็น USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (ซึ่งเดิมคือ USB 3.1) เป็น USB 3.2 Gen2 และ USB 3.2 เป็น USB 3.2 Gen 2×2
ปัจจุบันและอนาคต: การก้าวกระโดดของ USB4
ตอนนี้เรามาถึง USB4 แล้ว มาดูการอัปเกรดและการปรับปรุงมาตรฐานโปรโตคอลใหม่นี้กัน สิ่งสำคัญที่สุด เนื่องจากเป็นการอัปเกรดข้ามรุ่นจาก “3″ เป็น “4″ การปรับปรุงนี้จึงต้องมีนัยสำคัญ
จากข้อมูลทั้งหมดที่เรารวบรวมมา คุณสมบัติใหม่ของ USB4 สรุปได้ดังนี้:
1. ความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุด 40 Gbps:
ผ่านการส่งข้อมูลแบบสองช่องสัญญาณ ความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุดตามทฤษฎีของ USB4 ควรจะสามารถไปถึง 40 Gbps ซึ่งเท่ากับ Thunderbolt 3 (เรียกว่า “Thunderbolt 3″ ด้านล่าง)
ในความเป็นจริง USB4 จะมีความเร็วในการส่งข้อมูลสามระดับ ได้แก่ 10 Gbps, 20 Gbps และ 40 Gbps ดังนั้น หากคุณต้องการซื้ออุปกรณ์ที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุด นั่นคือ 40 Gbps คุณควรตรวจสอบข้อมูลจำเพาะก่อนตัดสินใจซื้อ
2. รองรับอินเทอร์เฟซ Thunderbolt 3:
อุปกรณ์ USB4 บางชนิด (ไม่ใช่ทั้งหมด) สามารถใช้งานร่วมกับอินเทอร์เฟซ Thunderbolt 3 ได้ กล่าวคือ หากอุปกรณ์ของคุณมีอินเทอร์เฟซ USB4 ก็สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ Thunderbolt 3 ภายนอกได้ อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นต้องทำขั้นตอนนี้ การจะเข้ากันได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับความคิดเห็นของผู้ผลิตอุปกรณ์
3. ความสามารถในการจัดสรรทรัพยากรแบนด์วิดท์แบบไดนามิก:
หากคุณใช้พอร์ต USB4 ควบคู่ไปกับการเชื่อมต่อจอแสดงผลและถ่ายโอนข้อมูล พอร์ตจะจัดสรรแบนด์วิดท์ให้สอดคล้องกับสถานการณ์ ตัวอย่างเช่น หากวิดีโอต้องการแบนด์วิดท์เพียง 20% เพื่อขับเคลื่อนจอแสดงผล 1080p แบนด์วิดท์ที่เหลือ 80% ก็สามารถนำไปใช้งานอื่นๆ ได้ ซึ่งไม่สามารถทำได้ใน USB 3.2 และยุคก่อนหน้า ก่อนหน้านั้น โหมดการทำงานของ USB คือการสลับกัน
4. อุปกรณ์ USB4 ทั้งหมดจะรองรับ USB PD
USB PD ย่อมาจาก USB Power Delivery (การส่งพลังงานผ่าน USB) ซึ่งเป็นหนึ่งในโปรโตคอลการชาร์จเร็วหลักในปัจจุบัน ได้รับการพัฒนาโดยองค์กร USB-IF ข้อกำหนดนี้สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น โดยสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้สูงสุด 100 วัตต์ และสามารถเปลี่ยนทิศทางการส่งกำลังไฟฟ้าได้อย่างอิสระ
ตามข้อกำหนดของ USB-IF รูปแบบมาตรฐานของอินเทอร์เฟซการชาร์จ USB PD ในปัจจุบันควรเป็น USB Type-C ในอินเทอร์เฟซ USB Type-C มีพินสองพิน คือ CC1 และ CC2 ซึ่งใช้สำหรับช่องกำหนดค่าการสื่อสาร PD
5. ใช้ได้เฉพาะอินเทอร์เฟซ USB Type-C เท่านั้น
ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่เราจะทราบได้ว่า USB4 สามารถทำงานผ่านพอร์ต USB Type-C เท่านั้น อันที่จริง ไม่เพียงแต่ USB PD เท่านั้น แต่ยังรวมถึงมาตรฐาน USB-IF ล่าสุดอื่นๆ ด้วย ซึ่งใช้ได้กับ Type-C เท่านั้น
6. สามารถใช้งานร่วมกับโปรโตคอลรุ่นก่อนหน้าได้
USB4 สามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์และพอร์ต USB 3 และ USB 2 ได้ กล่าวคือ สามารถใช้งานร่วมกับมาตรฐานโปรโตคอลก่อนหน้าได้ อย่างไรก็ตาม USB 1.0 และ 1.1 ยังไม่รองรับ ปัจจุบันอินเทอร์เฟซที่ใช้โปรโตคอลนี้แทบจะหายไปจากตลาดแล้ว
แน่นอนว่าเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ USB4 เข้ากับพอร์ต USB 3.2 อุปกรณ์นั้นจะไม่สามารถรับส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 40 Gbps ได้ และอินเทอร์เฟซ USB 2 แบบเก่าจะไม่เร็วขึ้นเพียงเพราะเชื่อมต่อกับพอร์ต USB4
เวลาโพสต์: 21 ก.ค. 2568
