USB4作为一个“新物种”有何特殊之处？
衡量一个技术标准的生命力，一个很重要的指标就是其迭代升级的进程，如果一个标准“停更”了，那也就意味着其离终点也不远了。usb在去年9月又迎来了一次大版本更新——usb-if正式发布了usb4规格，这意味着这个诞生于1996年的标准走入了“4”时代。 速度快、外形小、标准统一、支持热插拔、可传输电力这些优势让usb成为目前应用最为广泛的高速串行接口标准，甚至在有些产品中（如苹果的macbook pro）成为了唯一的外接扩展接口。那么usb4作为一个“新物种”有何特殊之处，会给市场和产品开发带来哪些变化？我们今天就一起来看看。
从usb 1.0到usb4
usb传输协议是1994年由compaq、dec、ibm、intel、microsoft、nec和nortel等公司联合研发的串行数据传输技术，并由usb-if完成标准化和市场推广的工作。二十多年中，历经了几次重要的版本更新。 usb1.0规格是usb-if在1996年发布的，其传输速率仅为1.5mbps，只能算是初期的试水之作。usb的规模商用之旅实际上是从1998年9月发布的usb 1.1规范开始的，该版本将传输速率提高到了12mbps，并且对usb 1.0中的一些技术细节进行了修正，达到了市场的广泛认同，逐渐成为当时如日中天的电脑上的标配。
表1：usb标准发展一览
随着用户胃口越来越高，提速成了usb标准的必由之路， 2000年4月出台的usb 2.0标准没有让人失望，其传输速率达到了480mbps，是usb 1.1的40倍，该传输标准一直沿用至今，成为最“长寿”的usb标准。 8年之后（2008年11月），usb迎来了3.0时代，usb3.0最大传输速率一跃达到5.0gbps，同时支持全双工数据传输，且将电力传输能力从usb 2.0之前的5v/500ma提升到5v/900ma，算是一次全面的升级。紧接着2013年7月发布的usb 3.1，进一步将传输速度提升到了10gbps，同时最高供电功率提升到100w（20v/5a）。值得一提的是，随着usb 3.0/3.1一同升级的，还有全新的usb type-c接口规范以及升级后的usb-pd电力传输规范，几方合力作用，促成了当前usb接口“一统天下”的大势。 2017年9月usb 3.2发布，虽不是一个大版本更新，但是其充分利用了（且只支持）usb type-c的特性，支持双10gbps通道（x2）总计20gbps传输数据。这样的设计思路，实际上也成为后续usb4的前奏。
图：usb 3.2中引入的双通道（x2）数据传输方法为usb4奠定了基础（图源：安森美半导体） usb4的新变化
“提速”仍然是usb4的主旋律。在设计思路上，usb4在继续沿用usb 3.2验证过的基于usb type-c双通道（x2）数据传输架构的基础上，在基础协议上放弃了usb规范而采用了由intel免费提供给usb-if的、更高速的thunderbolt 3（雷电3）规范，此举使得usb4的传输性能翻番，达到了和雷电3比肩的40gbps！ 不过在速度提升的背后，另一层深意就是：从此usb规范和“雷电”标准合体了。“雷电”本是intel和苹果共同研发的传输标准，由于高额的专利费用，阻碍了其大规模的应用。而intel免费向usb4开放雷电3，直接的影响是usb4增加了兼容雷电3设备的新特性，而实际上这也是双方生态系统的一次融合，长期看会形成一个双赢的局面。
除了“快”，usb4还有一个很有新意的设计，就是真正实现了“一口多用”。通过隧道（tunneling）协议，usb4可以同时支持数据、视频等多种信息的传输，且可以动态地分配带宽资源，比如40gbps的总带宽中如果传输1080p的视频需要占用20%的带宽，那么其余的80%的带宽同时可以用来进行数据传输。类似的带宽资源分配，虽然通过usb type-c中的displayport alt模式也可以实现，但带宽分割的比例是50:50固定的，无法动态地充分利用带宽资源。这个特性无疑会令usb4的应用更趋多元化，加速usb一统接口江湖的进程。 在其他方面，由于usb4仅支持usb type-c这一种物理接口规格，这对于usb type-c的市场渗透和应用升级会起到一个推动作用。此外，兼容性方面usb4宣布向后兼容usb 3和usb 2规格，所以可以支持目前市场上绝大多数usb设备。可见，usb4整体的构架还是很缜密的。
趋势与影响
当然，随着usb4的发布，相关的玩家也要开始未雨绸缪，着手做准备了。从中短期看，大家的着力点和关注点会聚焦在以下几个方面：
如此高的传输速率，会给相应的电路设计带来挑战，很多在中低频下无需操心的设计要素（如信号完整性）都可能成为新问题。这需要开发者修炼一些新的技能。
更高的传输速率，也会对连接器和线缆提出更高的要求，相应的产品选型需提早准备。
usb4的出现，也会对usb type-c和usb-pd等相关规范产生影响，需要相应地升级。考虑到标准演进中的变化，选择一些固件可升级的可编程控制器，应该是一个必要的考量。
从经验上看，从一个新的usb传输标准的发布，到商用产品的诞生，中间大概有18个月左右的时间，预计采用usb4的设备最早也要在2021年初才会面市。鉴于做新技术的“先驱”是有风险的，所以想必大多数玩家都会选择密切关注、伺机而动的策略。不过升级换代的模式毕竟已经开启，不紧跟节奏，恐怕是危险的。
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测试套件加速 SPE 汽车设计
USB4作为一个“新物种”有何特殊之处？
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十年半导体改变了什么？
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盘点大陆与台湾在半导体业呈现的极大差距
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谈谈PT100铂电阻三种线制的区别
半导体制冷片TEC1-12703参数资料和注意事项
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TTL与非门多余的输入端处理方法及其比较
关于越级新物种realme X，你要的彩蛋都在这了！
Acrel-BUS智能照明控制系统的应用（安科瑞 王琪）
地面数字广播电视技术的特点及在手机电视业务中的可行性分析
天津中汽中心拟定低速电动车续修改方向
晶振需求扩大，国产产品已经涨价
从usb 1.0到usb4
usb传输协议是1994年由compaq、dec、ibm、intel、microsoft、nec和nortel等公司联合研发的串行数据传输技术，并由usb-if完成标准化和市场推广的工作。二十多年中，历经了几次重要的版本更新。 usb1.0规格是usb-if在1996年发布的，其传输速率仅为1.5mbps，只能算是初期的试水之作。usb的规模商用之旅实际上是从1998年9月发布的usb 1.1规范开始的，该版本将传输速率提高到了12mbps，并且对usb 1.0中的一些技术细节进行了修正，达到了市场的广泛认同，逐渐成为当时如日中天的电脑上的标配。
表1：usb标准发展一览
随着用户胃口越来越高，提速成了usb标准的必由之路， 2000年4月出台的usb 2.0标准没有让人失望，其传输速率达到了480mbps，是usb 1.1的40倍，该传输标准一直沿用至今，成为最“长寿”的usb标准。 8年之后（2008年11月），usb迎来了3.0时代，usb3.0最大传输速率一跃达到5.0gbps，同时支持全双工数据传输，且将电力传输能力从usb 2.0之前的5v/500ma提升到5v/900ma，算是一次全面的升级。紧接着2013年7月发布的usb 3.1，进一步将传输速度提升到了10gbps，同时最高供电功率提升到100w（20v/5a）。值得一提的是，随着usb 3.0/3.1一同升级的，还有全新的usb type-c接口规范以及升级后的usb-pd电力传输规范，几方合力作用，促成了当前usb接口“一统天下”的大势。 2017年9月usb 3.2发布，虽不是一个大版本更新，但是其充分利用了（且只支持）usb type-c的特性，支持双10gbps通道（x2）总计20gbps传输数据。这样的设计思路，实际上也成为后续usb4的前奏。
图：usb 3.2中引入的双通道（x2）数据传输方法为usb4奠定了基础（图源：安森美半导体） usb4的新变化
“提速”仍然是usb4的主旋律。在设计思路上，usb4在继续沿用usb 3.2验证过的基于usb type-c双通道（x2）数据传输架构的基础上，在基础协议上放弃了usb规范而采用了由intel免费提供给usb-if的、更高速的thunderbolt 3（雷电3）规范，此举使得usb4的传输性能翻番，达到了和雷电3比肩的40gbps！ 不过在速度提升的背后，另一层深意就是：从此usb规范和“雷电”标准合体了。“雷电”本是intel和苹果共同研发的传输标准，由于高额的专利费用，阻碍了其大规模的应用。而intel免费向usb4开放雷电3，直接的影响是usb4增加了兼容雷电3设备的新特性，而实际上这也是双方生态系统的一次融合，长期看会形成一个双赢的局面。
除了“快”，usb4还有一个很有新意的设计，就是真正实现了“一口多用”。通过隧道（tunneling）协议，usb4可以同时支持数据、视频等多种信息的传输，且可以动态地分配带宽资源，比如40gbps的总带宽中如果传输1080p的视频需要占用20%的带宽，那么其余的80%的带宽同时可以用来进行数据传输。类似的带宽资源分配，虽然通过usb type-c中的displayport alt模式也可以实现，但带宽分割的比例是50:50固定的，无法动态地充分利用带宽资源。这个特性无疑会令usb4的应用更趋多元化，加速usb一统接口江湖的进程。 在其他方面，由于usb4仅支持usb type-c这一种物理接口规格，这对于usb type-c的市场渗透和应用升级会起到一个推动作用。此外，兼容性方面usb4宣布向后兼容usb 3和usb 2规格，所以可以支持目前市场上绝大多数usb设备。可见，usb4整体的构架还是很缜密的。
趋势与影响
当然，随着usb4的发布，相关的玩家也要开始未雨绸缪，着手做准备了。从中短期看，大家的着力点和关注点会聚焦在以下几个方面：
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