O que é USB4? Como a nova interface aumenta a velocidade, suporta telas e muito mais

Basta chamá-lo de USB4 no chão : 2021 verá uma grande onda de dispositivos com um novo padrão USB que vai além dos aumentos de velocidade usuais. USB4, a versão mais recente do USB, elimina o espaço (não é "USB 4" - mais sobre isso em um momento) e elimina algumas das confusões que é o USB 3. Além disso, além das novas velocidades, adiciona novas nuances à compatibilidade do dispositivo e ao carregamento pela porta.

De onde vem o USB4? Em parte, de especificações USB anteriores; em parte, de outra interface. O USB4 aproveita o protocolo Thunderbolt 3 para fornecer velocidades até duas vezes mais rápidas do que a versão USB que substitui. Além de sua maior largura de banda, o USB4 pode transportar e priorizar dados de arquivo e vídeo com mais habilidade através de seus canais do que as iterações USB anteriores. E o USB4 oferece compatibilidade retroativa com toda a antiga multidão de conectividade de PC em suas portas físicas: dispositivos Thunderbolt 3, USB 3.2 e USB 2.0.

O USB4 está prestes a se espalhar rapidamente em 2021, mas observadores atentos do mercado de PCs sabem que já está aqui de maneira limitada. Os primeiros computadores com conectividade USB4 chegaram perto do final de 2020, e você pode esperar ver muito mais laptops e desktops equipados com ele em 2021, juntamente com periféricos apelidados de compatíveis com USB4.

Embora o USB4 deva ajudar a esclarecer um pouco da confusão causada pelos muitos sabores do USB 3 e seus múltiplos e inconstantes apelidos ("USB 3.2 Gen 2x2"... história de tamanho único. Aqui está o que você precisa saber sobre USB4 substituindo USB 3.2 como o cão principal no canil Universal Serial Bus.

Velocidade de aceleração: um novo pico de 40 Gbps

Uma coisa importante a ser observada de antemão: o USB Implementers Forum (USB-IF) denomina o USB4, de fato, como "USB4", sem espaço entre o "USB" e o "4". Nós informamos isso para potencialmente ajudar suas pesquisas on-line relacionadas ao termo. Se a pesquisa do termo "USB 4" não apresentar resultados satisfatórios, remover o espaço pode ajudar.

O USB4 abrange a especificação Thunderbolt 3, agora correspondendo à velocidade de transferência máxima dessa especificação, que é de 40 Gbps. Isso é o dobro da velocidade de pico (20 Gbps) da versão mais rápida da geração anterior do USB, o duvidosamente chamado USB 3.2 Gen 2x2. Essa versão do USB nunca teve muita aceitação; apenas alguns SSDs externos super rápidos (como o Seagate FireCuda Gaming SSD e o SanDisk Extreme Pro Portable SSD v2) o suportam, e as portas USB 3.2 Gen 2x2 compatíveis permanecem poucas e distantes entre si.

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Como todo lançamento de USB parece contratualmente obrigado a semear algum grau de confusão, aqui está o USB4: Nem todo dispositivo USB4 suportará transferências de 40 Gbps. Alguns produtos USB4 oferecem uma velocidade máxima de apenas 20 Gbps. Você pode esperar que produtos de baixo custo empreguem apenas a velocidade mais lenta, mas você precisará verificar as especificações de um determinado dispositivo USB4 para ver quais recursos USB4 ele oferece. Os fabricantes de hardware terão uma variedade de logotipos à sua disposição para ilustrar os recursos do USB4...

Em termos simples, para saber a diferença de velocidade com o USB4, você precisará procurar o "20" ou o "40" no logotipo da caixa ou folha de especificações do dispositivo que está considerando.

Uma coisa a notar é que mesmo a versão de velocidade mais baixa (20 Gbps) do USB4 oferecerá velocidades de transferência mais rápidas do que a maioria das implementações do USB 3.2. Embora o USB 3.2 (a última família abrangente de especificações USB em computadores e periféricos recentes) tenha uma largura de banda máxima de 20 Gbps em sua variante USB 3.2 Gen 2x2, o USB 3.2 também possui sabores de velocidade mais baixa. E estes são muito mais comuns, com velocidades máximas de apenas 5 Gbps (USB 3.2 Gen 1) ou 10 Gbps (USB 3.2 Gen 2).

Sobre esse casamento de USB e Thunderbolt ...

O Thunderbolt tem sido um protocolo proprietário da Intel que exigia seu próprio chip especializado e uma taxa de royalties paga à Intel, o que significava que o Thunderbolt nunca alcançou a adoção universal que o USB tem. Ele tende a aparecer apenas em computadores de última geração. Agora, em seu último movimento com o Thunderbolt, a Intel inverteu o curso e abriu o Thunderbolt para outros fabricantes de chips usarem sem receber sua parte. (Veja nossa cartilha sobre Thunderbolt 4 para saber mais, bem como nosso explicador sobre Thunderbolt 3 versus USB-C.)

Tanto o USB4 quanto o Thunderbolt 3 usam o mesmo conector físico - USB Type-C (também conhecido como USB-C) - tornando esse casamento um ajuste natural. O conector USB-C oval tem duas vantagens sobre as portas USB tipo A "clássicas" (as retangulares de estilo antigo). Por um lado, as portas USB-C são menores, o que permite a integração em laptops mais finos e dispositivos mais compactos. Por outro lado, não há para cima ou para baixo com um conector USB-C. Você pode conectar um cabo USB-C em uma porta USB-C de qualquer maneira, o que elimina a frustração de adivinhar qual caminho está correto ao tentar conectar um dispositivo USB ao seu computador.

Essa união de USB4 e Thunderbolt 3 também significa que novos computadores com portas USB4 podem oferecer compatibilidade com seus dispositivos Thunderbolt 3 existentes, o que é potencialmente uma boa notícia para jogadores que possuem uma GPU externa em particular. Mas por que enfatizamos “poderia” e dizemos apenas “potencialmente” boas notícias? Porque incorporar a compatibilidade Thunderbolt 3 em uma implementação de porta USB4 é opcional, de acordo com a especificação.

Esperamos que a compatibilidade com Thunderbolt 3 seja generalizada entre os PCs USB4, já que os fabricantes não precisam mais pagar um dízimo à Intel para incluí-la. Se, no entanto, você estiver comprando um novo laptop para emparelhar, digamos, com sua eGPU Thunderbolt 3, seria uma boa ideia verificar as especificações do laptop para garantir a compatibilidade antes de fazer qualquer suposição.

Manipulação de sinal de vídeo com cérebro e força

Além de trabalhar com a Intel para adicionar a especificação Thunderbolt 3 ao USB4, o USB-IF trabalhou com a Video Electronics Standards Association (VESA) para trazer mais recursos de exibição para o USB4. A parte relevante da especificação USB4 é o suporte para DisplayPort Alt Mode 2.0, que oferece uma enorme quantidade de sobrecarga para alimentar telas de resolução muito alta.

Com o DisplayPort Alt Mode 2.0, uma porta USB4 pode transmitir até 80 Gbps de dados de sinal, permitindo alimentar vários monitores DisplayPort 2.0 com resolução de 8K a uma taxa de atualização de 60Hz ou, em um futuro mais distante, um único monitor de 16K a 60Hz. (Ou mais monitores 4K do que você provavelmente possui.) Isso é possível porque os dados de exibição enviados são unidirecionais.

No entanto, não é apenas a largura de banda de vídeo aparentemente infinita que você obtém com o USB4. O USB4 pode alocar recursos pela interface, para permitir que você dirija, digamos, uma tela HD com até 40 Gbps enquanto lida com uma transferência de dados de um SSD externo ao mesmo tempo. Nas versões anteriores do USB, ele podia enviar vídeo por uma de suas duas pistas e dados pela outra para uma divisão de 50/50 na melhor das hipóteses. Com USB4, há uma alocação dinâmica de recursos. As faixas podem ser compartilhadas entre vídeo e dados, dando ao monitor a largura de banda necessária, permitindo que o restante seja usado para transferir dados. Basta pensar no que um hub USB4 pode oferecer: a capacidade de alimentar todos os monitores 4K que você pode colocar em sua mesa, com muita largura de banda sobrando para transferências de dados de alta velocidade.

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Fornecimento de energia para todos

Uma especificação que você não precisará procurar ou procurar em dispositivos USB4 é o USB Power Delivery (USB PD). O USB PD permite carregar dispositivos USB através do seu computador em vez de precisar encontrar uma tomada de parede. Todas as conexões USB4 oferecerão PD USB para carregar seus dispositivos.

Isso é uma mudança do estado de coisas existente. No momento, algumas portas USB 3.2 oferecem Power Delivery e outras não. Com o USB4, você pode carregar seu telefone em qualquer porta USB4 em um laptop e não precisará procurar a porta compatível com USB PD ou portas com o pequeno logotipo de raio. (Se, de fato, o fabricante do PC optou por incluir os logotipos em primeiro lugar.) Isso - adivinhar os recursos de energia de uma determinada porta USB não marcada - é provavelmente o segundo maior aborrecimento USB depois de sempre adivinhar errado qual é o caminho quando tentando conectar algo em uma porta USB tipo A.

O USB PD pode fornecer até 100 watts de potência, oferecendo energia mais do que suficiente para carregar (entrada) a maioria dos laptops, além de carregar (saída) dispositivos menores, como um iPhone. Além disso, o PD USB fornece apenas tanta energia quanto o dispositivo que você está carregando pode suportar, para que você não precise se preocupar em sobrecarregar e arruinar a bateria do seu telefone.

Data de chegada do USB4 (Dica: já está aqui)

Mencionamos que alguns laptops com capacidade USB4 já foram lançados. As CPUs Core “Tiger Lake” de 11ª geração da Intel oferecerão, entre outros benefícios, suporte nativo a USB4. Alguns laptops Tiger Lake passaram pelo PC Labs, começando com o Asus ZenBook 13 (UX325EA) e o Dell XPS 13 (9310) no final de 2020. Você pode esperar que todas as principais linhas de laptops recebam uma atualização do Tiger Lake em 2021.

Os novos MacBook Air, MacBook Pro e Mac mini M1 da Apple foram lançados no final de 2020 e também possuem portas USB4. Você pode esperar que alguns dos outros Macs da Apple recebam uma reforma M1 este ano que adiciona suporte a USB4.

Apenas lembre-se de que, embora a compatibilidade com versões anteriores signifique que seus dispositivos USB 3.x atuais funcionarão com um novo laptop equipado com USB4, esses dispositivos legados não poderão atingir transferências de dados de 40 Gbps. Eles poderão se comunicar com seu novo laptop, mas não poderão exceder a taxa de transferência máxima do protocolo USB mais antigo que eles suportam.

Ainda não vimos um SSD USB4 ou outro periférico na natureza, mas as unidades portáteis existentes com suporte a Thunderbolt 3 podem fornecer velocidades de transferência teóricas de até 40 Gbps - a taxa de transferência máxima compartilhada dos dois padrões - com um PC equipado com USB4. Novamente, porém, lembre-se da grande ressalva anterior: esse tipo de velocidade de pico é uma possibilidade apenas se o PC oferecer o sabor de 40 Gbps do USB4 (não apenas o de 20 Gbps) e oferecer compatibilidade específica com o Thunderbolt 3.

Até o final do ano, os dispositivos USB4 devem superar os dispositivos Thunderbolt, e será muito mais fácil combinar um novo laptop com um novo SSD para as transferências de dados mais rápidas possíveis, especialmente se esses SSDs externos usarem entranhas rápidas baseadas em PCI Express. Isso, mais a capacidade de conduzir um ou mais monitores DisplayPort 2.0 de alta definição a partir da mesma interface, prenuncia um novo mundo de conectividade rápida - pelo menos, para aqueles prontos para investir em novos sistemas e hardwares que podem ir "4".