Universal Serial Bus 4 , comercializado como USB4 y a veces denominado USB 4.0 , es una nueva especificación técnica del estándar de conexión de datos Universal Serial Bus , publicada el 29 de agosto de 2019 por el USB Implementers Forum .
USB4 permite compartir un único enlace de datos de alta velocidad con múltiples dispositivos de forma dinámica. Los dispositivos USB4 deben admitir velocidades de transferencia de datos de 20 Gbit/s y, opcionalmente, velocidades de 40 Gbit/s (USB4 versión 1.0), 80 Gbit/s (USB4 versión 2.0) y 120 Gbit/s. [1] [2] A diferencia de los estándares de protocolo USB anteriores, USB4 exige el uso exclusivo del conector USB-C y la especificación USB Power Delivery . [ cita necesaria ]
La arquitectura USB4 se basa en la especificación USB 3.2 . [3] También incorpora elementos del protocolo Thunderbolt 3 ; sin embargo, la interoperabilidad con productos Thunderbolt 3 es obligatoria solo en tipos de dispositivos USB4 seleccionados. [4]
USB4 se anunció en marzo de 2019. [5] [6] La versión 1.0 de la especificación USB4, lanzada el 29 de agosto de 2019, utiliza "Universal Serial Bus 4" y específicamente "USB4", es decir, la marca del nombre corto es deliberada sin un espacio de separación. , que es diferente a las versiones anteriores. Varios informes de noticias antes del lanzamiento de esa versión utilizan la terminología "USB 4.0" y "USB 4". [7] [8] Incluso después de la publicación de la rev. 1.0, algunas fuentes escriben "USB 4", afirmando que "refleja la forma en que los lectores buscan". [9]
El 1 de septiembre de 2022, USB Promoter Group anunció el lanzamiento pendiente de la especificación USB4 versión 2.0, y la especificación se publicó posteriormente el 18 de octubre de 2022. [10] [11]
En el momento de la publicación de la versión 1.0, las empresas promotoras que tenían empleados que participaban en el grupo de trabajo técnico de la Especificación USB4 eran: Apple Inc. , Hewlett-Packard , Intel , Microsoft , Renesas Electronics , STMicroelectronics y Texas Instruments .
Los objetivos establecidos en la especificación USB4 son aumentar el ancho de banda, ayudar a converger el ecosistema del conector USB-C y "minimizar la confusión del usuario final". Algunas de las áreas clave para lograr esto son el uso de un único tipo de conector USB-C, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad con los productos USB y Thunderbolt existentes . [12]
El 29 de abril de 2020, se lanzó DisplayPort Alt Mode versión 2.0, que admite DisplayPort 2.0 a través de USB4. [13]
USB4 por sí solo no proporciona ningún mecanismo genérico de transferencia de datos ni clases de dispositivos como USB 3. x , pero sirve principalmente como una forma de canalizar otros protocolos como USB 3.2, DisplayPort y, opcionalmente, PCIe. Si bien proporciona un protocolo nativo de host a host, como su nombre lo indica, solo está disponible entre dos hosts conectados; se utiliza para implementar redes IP de host. Con la especificación USB4 1.0, cuando el host y el dispositivo no admiten el túnel PCIe opcional, el ancho de banda sin pantalla se limita al USB 3.2 obligatorio de 10 Gbit/s, con soporte opcional [ disputado ] para USB 3.2 de 20 Gbit/s. La especificación USB4 2.0 nombró a este túnel USB3 Gen X e introdujo soporte opcional para un nuevo túnel USB3 Gen T que extiende el protocolo USB3 para poder utilizar el ancho de banda máximo disponible.
USB4 V2.0 especifica la tunelización de:
USB4 también incluye soporte para un modo alternativo DisplayPort . Eso significa que la señalización DisplayPort (incluidas las señales de audio/vídeo) se puede enviar a través de un túnel USB4 o mediante un modo alternativo USB-C. La especificación DisplayPort 2.1 admite una resolución de vídeo de hasta 8K a 60 Hz con profundidad de color HDR10 y una velocidad de datos de hasta 80 Gbit/s, que es la misma cantidad disponible para datos USB, pero solo unidireccional. [14]
El USB heredado (1–2) siempre se admite mediante cables dedicados en el conector USB-C.
Algunos modos de transferencia son compatibles con todos los dispositivos USB4, la compatibilidad con otros es opcional. Los requisitos para los modos admitidos dependen del tipo de dispositivo.
Aunque se requiere USB4 para admitir modos de doble carril, utiliza operaciones de un solo carril durante la inicialización de un enlace de doble carril; El enlace de un solo carril también se puede utilizar como modo alternativo en caso de un error de unión de carril.
En el modo de compatibilidad Thunderbolt, los carriles se conducen ligeramente más rápido a 10,3125 Gbit/s (para Gen 2) y 20,625 Gbit/s (para Gen 3), como lo exigen las especificaciones Thunderbolt (se denominan velocidades heredadas y velocidades redondeadas [19] ). . Después de eliminar la codificación 64b/66b, éstas también se vuelven redondas, 20.625/66*64 = 20.000 Gbit/s.
USB4 requiere suministro de energía USB (USB PD). Una conexión USB4 necesita negociar un contrato USB PD antes de establecerse. Una fuente USB4 debe proporcionar al menos 7,5 W (5 V, 1,5 A) por puerto. Un disipador USB4 debe requerir menos de 250 mA (predeterminado), 1,5 A o 3 A a 5 V de alimentación (según la configuración de resistencia USB-C ) antes de la negociación de USB PD. Con USB PD, es posible obtener hasta 240 W de potencia con 'Rango de potencia ampliado' (5 A a 48 V). Para el 'rango de potencia estándar' es posible hasta 100 W (5 A a 20 V).
La especificación USB4 establece que un objetivo de diseño es "Mantener la compatibilidad con el ecosistema existente de productos USB y Thunderbolt". Se requiere compatibilidad con Thunderbolt 3 para concentradores USB4; es opcional para hosts USB4 y dispositivos periféricos USB4. [20] Los productos compatibles deben implementar el modo de 40 Gbit/s, al menos 15 W de potencia suministrada y un reloj diferente; Los implementadores deben firmar el acuerdo de licencia y registrar un ID de proveedor con Intel. [21]
USB4 tiene 24 pines en una carcasa USB tipo C simétrica. USB4 tiene 12 pines A en la parte superior y 12 pines B en la parte inferior. [22]
USB4 tiene dos carriles de pares SuperSpeed diferenciales. El carril uno usa TX1+, TX1−, RX1+, RX1− y el carril dos usa TX2+, TX2−, RX2+, RX2−. USB4 transfiere datos a 20 Gbit/s por carril. USB4 también mantiene el diferencial D+ y D− para transferencia USB 2.0. [23]
Los canales de configuración CC tienen la función de crear una relación entre los puertos conectados, detectar la orientación del enchufe debido a la carcasa USB tipo C reversible, descubrir los pines de fuente de alimentación VBUS, determinar el orden de los carriles SuperSpeed y, finalmente, el protocolo USB realiza la Canal de configuración CC responsable de entrar en funcionamiento USB4. [24]
USB4 es compatible con:
Durante CES 2020 , USB-IF e Intel declararon su intención de permitir productos USB4 que admitan todas las funciones opcionales como productos Thunderbolt 4 . Los primeros productos compatibles con USB4 fueron los procesadores Tiger Lake de Intel , y aparecieron más dispositivos a finales de 2020. [28] [29]
Brad Saunders, director ejecutivo de USB Promoter Group, anticipa que la mayoría de las PC con USB4 admitirán Thunderbolt 3, pero para los teléfonos es menos probable que los fabricantes implementen la compatibilidad con Thunderbolt 3. [9]
El 3 de marzo de 2020, Cypress Semiconductor anunció nuevos controladores de alimentación (PD) tipo C que admiten USB4, CCG6DF como puerto dual y CCG6SF como puerto único. [30]
En noviembre de 2020, Apple presentó la MacBook Air (M1, 2020) , la MacBook Pro (13 pulgadas, M1, 2020) y la Mac mini (M1, 2020) con dos puertos USB4.
AMD también declaró que los procesadores Zen 3+ (Rembrandt) admitirán USB4 [31] y los productos lanzados tienen esta característica después de una actualización del controlador del chipset. [32] Sin embargo, AMD solo ha anunciado compatibilidad con USB 3.2 Gen 2×2 en los procesadores Zen 4 que se lanzaron en septiembre de 2022. [33] [34] Intel admite Thunderbolt 3 y USB-C con los procesadores móviles de novena generación en 2019 .
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