USB 4: einde aan de chaos rond Thunderbolt 3 en USB?

De USB-poort heeft sinds zijn geboorte in 1996 bijgedragen aan een belangrijke standaardisatie binnen de computerwereld. Met de introductie van USB-C werd het opeens pure chaos, met onduidelijkheid en frustraties als gevolg. USB 4 moet de ultieme oplossing worden.

USB 4 heeft eindelijk een duidelijke specificatielijst meegekregen van de USB Promoter Group. De nieuwe specificatie bouwt verder op de architectuur van USB 3.2 en USB 2.0, en is gebaseerd op het Thunderbolt-protocol dat recent door Intel werd vrijgegeven. Het verdubbelt de bandbreedte van USB en laat toe om meerdere data- en schermprotocollen tegelijk te gebruiken.

De aankondiging viel net samen met het nieuwe USB 3.2-protocol dat vandaag beschikbaar is op compatibele toestellen. Klinkt helder en verwarrend tegelijk? We verzamelen voor jou de belangrijkste vragen rond USB 4 en waarom dit nieuwe protocol van essentieel belang is.

Welke USB-soorten zijn er vandaag?

Oude randapparatuur met een klassieke USB-stekker (USB-A) ondersteunen USB 1.0 (wit blokje binnenin), USB 2.0 (zwart blokje binnenin), of USB 3.0 en USB 3.1 (blauw blokje binnenin). Een blauwe stekker garandeert een maximale transfersnelheid van 5 Gbps (USB 3.0) of 10 Gbps (USB 3.1). Beide stekkers zien er identiek uit, waardoor je nooit zeker bent welke specificatie van toepassing is. Gelukkig is alles rond USB compatibel met een vorige versie, waardoor een USB 3.1-poort op je pc prima functioneert met randapparatuur die USB 1.0 gebruikt.

usb usb-c

Naast de klassieke stekker heb je vandaag ook USB-C-stekkers. Sinds de invoering van USB 3.1 lanceerde ook de USB-C-standaard die vandaag beschikbaar is in twee snelheden: USB 3.1 Gen 1 (5 Gbps) en USB 3.1 Gen 2 (10 Gbps). Opnieuw kan je deze keer niet zien welke snelheid wordt ondersteund, omdat elke stekker er hetzelfde uitziet. Dit eindejaar mag je USB 3.2-compatibele toestellen verwachten met een maximale snelheid van 20 Gbps.

 

USB 4 heeft een maximale transfersnelheid van 40 Gbps, is Thunderbolt 3-compatibel en kan altijd overweg met externe schermen.

 

Als uitsmijter hebben we nog Thunderbolt 3, dat compatibel is met USB-C en bijgevolg USB 3.1 Gen 1 en USB 3.1 Gen 2 ondersteunt. Deze stekkers krijgen wel een duidelijk kenmerk door de bliksemschicht die naast de aansluiting en op de stekker staat. Enige nadeel is dat deze technologie van Intel is, dat hiervoor licentiekosten vraagt. Thunderbolt 3 zie je daarom vooral op duurdere pc’s terugkomen.

Wat brengt de nieuwe USB 4-specificatie?

USB 4 heeft een maximale transfersnelheid van 40 Gbps, is Thunderbolt 3-compatibel en kan altijd overweg met externe schermen. Met één kabel kan je verschillende apparaten aansturen. Denk daarbij aan scenario’s waarbij je extern scherm dienst doet als dock. Opnieuw is de standaard achterwaarts compatibel, zoals alle voorgaande versies.

Intel schenkt zijn Thunderbolt 3-standaard aan de USB Promoter Group. Daarmee stapt de fabrikant af van het eigendom van de standaard en hoeven er geen licentiekosten meer betaald te worden om hem te integreren. Daardoor kan USB4 ook Thunderbolt 3 ondersteunen, maar dat is geen vereiste volgens de specificatie. De keuze is dus aan de hardwarefabrikanten om Thunderbolt 3 al dan niet te ondersteunen. Het USB Implementers Forum gaat ervan uit dat de meesten dat wel zullen doen.

 

usb dongle usb-c

 

Is USB 4 enkel beschikbaar via USB-C?

Ja, USB 4 is enkel via USB-C beschikbaar. De USB-A-stekker wordt niet geüpgradet naar USB 4. Wie vandaag een USB-A-stekker gebruikt, weet dat de maximale snelheid in het beste geval 10 Gbps is dankzij de USB 3.1-standaard. Vandaag wordt USB-C dikwijls met USB-A gecombineerd in een pc. In de toekomst zal USB-C aan populariteit winnen bij randapparatuur, waardoor USB-A op termijn volledig zal verdwijnen.

 

USB 4 is enkel via USB-C beschikbaar. De USB-A-stekker wordt niet geüpgradet naar USB 4.

 

Moet je dan alle oude toestellen weggooien? Nee, gelukkig bestaan er verloopstukjes (de zogenaamde ‘dongles’) die van USB-C opnieuw USB-A maken. Deze stukjes zijn gelukkig goedkoop, omdat de USB-standaard automatisch de USB-A-poort herkent zonder dat er een extra chip nodig is.

Waarom is er nu een probleem tussen USB en Thunderbolt 3?

Thunderbolt is een PCI Express-standaard die door Intel wordt ontwikkeld in samenwerking met Apple. Sinds Thunderbolt 3 (40 Gbps) werd de standaard compatibel met USB-C-aansluitingen en Windows-systemen. Omdat het dezelfde stekker gebruikt als de USB-standaard, zorgt dit voor problemen. Systemen met een Thunderbolt 3-aansluiting (herkenbaar aan de bliksemschicht) zijn automatisch USB 3.1-compatibel. Andersom is dat niet het geval en daar wringt het schoentje.

Specifieke randapparaten die Thunderbolt 3-compatibel zijn, zoals snelle externe opslag of een hoge resolutiescherm, werken niet of beperkt op een USB-C-aansluiting zonder bliksemschicht ernaast. Bij snelle opslag is het probleem het grootste, omdat Thunderbolt 3-randapparatuur zonder alternatieve USB-C USB 3.1-modus gewoonweg niet werkt.

Bij monitoren zitten we nog met een extra probleem: DisplayPort. Deze standaard zit ingebakken in Thunderbolt 3, maar niet in USB-C. Je moet daarvoor op zoek naar een specifiek DisplayPort-logo naast de USB-C-stekker, om zeker te zijn dat de Thunderbolt 3-monitor zal werken. Soms wordt er ook gesproken over ‘Alt Mode’ bij Thunderbolt 3-hardware. Van zodra dat erop staat, mag je er zeker van zijn dat ook klassieke USB-C USB 3.1-aansluitingen zullen werken.

 

usb type c usb-c

 

Is alles USB 4 ook automatisch Thunderbolt 3-compatibel?

Ja en nee. Intel heeft de technologie gedoneerd aan de USB Promoter Group, waardoor het de technologie fundamenteel in USB 4 kan inbakken. Het USB-protocol draagt voortaan USB-pakketten, Thunderbolt 3 PCI Express-pakketten en DisplayPort-pakketten. In theorie hebben we nu de langverwachte stekker die alles ondersteunt.

In de praktijk kan dat anders uitdraaien omdat de USB Promoter Group geen enkele fabrikant kan verplichten om Thunderbolt 3 te integreren. De kans is groot dat fabrikanten dat wel zullen doen, omdat USB 4 standaard hoge snelheidsmodes aan boord heeft die Thunderbolt 3-waardig zijn. Daarom hebben we echter geen garantie dat elk toestel ondersteuning biedt. Premium toestellen zullen USB 4 snel omarmen zoals ze vandaag al Thunderbolt 3 omarmen, maar hoe zal het landschap eruit zien bij budgettoestellen onder de 500 euro?

Hoe zit het met randapparatuur zoals monitoren, eGPU of externe schijven?

Sommige hardware heeft specifiek Thunderbolt 3 nodig vandaag. Externe NVMe-gebaseerde schijven vereisen dikwijls Thunderbolt 3 om het maximale eruit te halen. Wanneer die geen USB-C USB 3.1-ondersteuning bieden, ben je niets met zo’n externe schijf. Thunderbolt 3-technologie is gebaseerd op PCI Express, iets wat de USB-standaard niet gebruikt.

 

Let altijd op de correcte labels wanneer je een USB-C-kabel koopt.

 

Het probleem wordt groter bij eGPU-oplossingen (external GPU). Deze optie wordt steeds populairder bij creative professionals omdat ze voor onderweg een dunne, lichte laptop kunnen gebruiken en thuis een eGPU kunnen aansluiten voor extra rekenkracht. Hierbij gebruikt de GPU de PCI Express-technologie, net zoals je een GPU in een desktop installeert. Wanneer een stekker geen Thunderbolt 3 ondersteunt, werkt een eGPU niet.

Bij andere specifieke Thunderbolt 3-hardware, zoals monitoren, is de kans groot dat het apparaat werkt, maar niet aan maximale prestaties. Dit houdt in dat de snelheid lager kan liggen, de schermresolutie of refresh rate daalt, of dat de laadsnelheid daalt. USB-C USB 3.1 laadt randapparatuur vandaag maximaal aan 65 watt terwijl Thunderbolt 3 tot 85 watt ondersteunt.

Werkt elke bestaande USB-C-kabel met USB 4?

Hierover hebben we nog geen zekerheid, omdat de USB 4-specificatie nog niet finaal is. Wat we wel weten is dat elke bestaande USB-C kabel (zonder bliksemschicht) automatisch USB 4-compatibel is. Het verschil zit hem in de maximale snelheid. Vandaag kunnen kabels tot 10 Gbps verwerken. Kwaliteitskabels zullen mogelijk de USB 3.2-standaard (20 Gbps) maximaal kunnen benutten. USB 4 (40 Gbps) vereist nieuwe kabels om de maximale snelheid te benutten. Let altijd op de correcte labels wanneer je een USB-C-kabel koopt, want de snelheden kunnen variëren tussen het laatste nieuwe en USB 2.0, met een magere topsnelheid van 480 Mbps.

 

lacie usb-c thunderbolt usb

 

De onduidelijkheid schuilt hem opnieuw in Thunderbolt 3. Vandaag heb je twee type kabels: actief en passief, allebei met een bliksemschicht op de stekker. Passieve kabels werken maar tot twee meter, daarna heb je een actieve kabel nodig. Hoe dichter de passieve kabel tot twee meter komt, hoe groter de kans dat de snelheid van 40 Gbps naar 20 Gbps daalt. Een actieve Thunderbolt 3-kabel werkt behalve voor Thunderbolt 3-hardware voorlopig enkel aan USB 2.0-snelheid (480 Mbps).

Vanaf hier gaat het over pure speculatie, maar de kans lijkt ons groot dat een passieve Thunderbolt 3-kabel onder USB 4 10 Gbps of 20 Gbps moeten halen via de USB-standaard. Of het de volledige 40 Gbps zal halen die vandaag mogelijk is via Thunderbolt 3, valt af te wachten, maar we achten de kans klein. Actieve Thunderbolt 3-kabels zullen enkel blijven werken op USB 4-poorten die Thunderbolt 3-ondersteuning bieden. Andere apparaten vallen uit de boot.

Vanaf wanneer mogen we de eerste apparaten verwachten?

Vandaag werken meer dan 50 fabrikanten actief aan de laatste details van de USB 4-specificatie. Later dit jaar zijn er de USB Developer Days, waar technische trainingen worden voorzien rond de nieuwste specificatie. De standaard zou volledig geïmplementeerd moeten zijn in 2021, wat betekent dat USB 4-compatibele toestellen pas ten vroegste in 2021 op de markt verschijnen. In tussentijd verschijnt USB 3.2 later dit jaar in de eerste pc’s met een snelheidsverhoging van 10 Gbps naar 20 Gbps.

 

Intel draagt de Thunderbolt-technologie over aan derde partijen, maar het behoudt wel de controle.

 

Over de toekomst van Thunderbolt bestaat vandaag heel veel onduidelijkheid. In het verleden heeft Intel meegeholpen aan USB, PCI, SATA, PCIe en NVMe. Tijdens het proces heeft het telkens de technologie overgedragen aan derde partijen. Met Thunderbolt 3 doet het dat opnieuw, maar behoudt Intel wel de controle. Het blijft ook Thunderbolt 3 rechtstreeks in zijn processors integreren. Hierdoor vermoeden we dat Intel de handdoek niet in de ring gooit en aan Thunderbolt zal blijven sleutelen.

Conclusie: USB 4 gaat heel wat hoofdpijn wegnemen die vandaag bestaat rond USB-C-randapparatuur, maar veel hangt af van de fabrikanten of de hoofdpijn helemaal wordt weggenomen. Afwachten tot 2021, wanneer de specificatie zal worden geïntegreerd.

Update 06/09/2019: Dit artikel werd geschreven voor de publicatie van de definitieve USB4-specificatie. Op dat moment werd ervan uitgegaan dat Thunderbolt 3-ondersteuning een vereiste van de specificatie zou worden. Ondertussen is de officiële specificatie gepubliceerd en blijkt dat niet het geval. Het artikel werd geüpdatet om dat te verduidelijken.

Gerelateerd: USB 3.2 met 20 Gbps komt dit jaar naar high-end laptops