O Guia Definitivo para USB4: Da velocidade de 40 Gbps e largura de banda dinâmica à conexão completa com um único cabo.
Desde o surgimento do USB4, temos publicado diversos artigos e links para compartilhar informações relevantes. No entanto, sua popularidade tem sido tão grande que pessoas de todos os lugares estão buscando informações sobre o mercado de USB4. Começando pela era do USB 1.0 e sua interface de transmissão de dados de 1,5 Mbps, o USB passou por diversas gerações. Houve várias especificações, como USB 1.0, USB 2.0 e USB 3.0, e os formatos e designs das interfaces incluíram USB Tipo-A, USB Tipo-B e o atualmente mais comum USB Tipo-C, entre outros. O USB4 não só possui uma velocidade de transmissão mais rápida, como também oferece melhor compatibilidade (suportando retrocompatibilidade, ou seja, compatibilidade com versões anteriores). Ele pode conectar e carregar praticamente todos os dispositivos com mais eficiência. Se seu celular, computador, monitor, impressora, etc., forem compatíveis com USB4, então, teoricamente, você só precisa de um cabo de dados compatível com USB4 para conectar os dispositivos, tornando o trabalho remoto muito mais prático. Você não precisa mais comprar vários cabos conversores de interface. Portanto, o USB4 pode tornar nosso modo de trabalho mais diversificado e conveniente. Além disso, outra característica notável do USB4 é a expectativa de sua aplicação em dispositivos de borda que suportam computação de inteligência artificial.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 é um novo padrão lançado pela organização USB-IF. Foi apresentado em setembro de 2017. Do ponto de vista técnico, o USB 3.2 é uma melhoria e um complemento ao USB 3.1. A principal mudança é o aumento da velocidade de transmissão de dados para 20 Gbps, e a interface ainda segue o padrão.Tipo-CO esquema estabelecido na era USB 3.1 não suporta mais interfaces Tipo A e Tipo B. Tanto o USB4 quanto o USB 3.2 utilizam interfaces Tipo C, mas o USB4 é muito mais complexo. O USB4 suporta transmissão e recepção simultâneas de dados host-to-host, PCI Express® (PCIe®), áudio/vídeo DisplayPort e USB através da mesma interface Tipo C no mesmo link. Dois hosts USB4 podem trocar pacotes de dados IP através do túnel host-to-host; a transmissão por túnel DisplayPort e USB significa que áudio, vídeo, dados e energia podem ser transmitidos pela mesma interface, o que é muito mais rápido do que usar o USB 3.2. Além disso, a transmissão por túnel PCIe pode fornecer alta largura de banda, baixa latência e alcançar alta taxa de transferência para armazenamento de grande capacidade, inteligência artificial de borda e outros casos de uso.
O USB4 integra dois canais de transmissão e recepção em uma única interface USB-C, com uma taxa de até 20 Gbps e40 Gbpse cada canal pode ter uma taxa de dados de aproximadamente 10 Gbps ou 20 Gbps. Para os desenvolvedores de chips, esses dados são muito importantes. Eles precisam saber que, no modo Thunderbolt 3, a taxa de dados em cada canal de transmissão e recepção é de 10,3125 Gbps ou 20,625 Gbps. No modo USB tradicional, apenas um canal de transmissão/recepção opera a uma taxa de5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB 3.1), enquanto os dois canais do USB 3.2 operam a uma taxa de 10 Gbps.
Em termos de durabilidade, os componentes que suportam a carga na interface Type-C são principalmente a carcaça metálica externa, que é mais resistente e menos propensa a danos. O canal de dados central é protegido por uma cobertura em formato de arco, o que dificulta sua ocorrência de danos. Os requisitos de projeto indicam que oUSB Tipo-CPode suportar mais de 10.000 ciclos de conexão e desconexão sem sofrer danos. Considerando 3 ciclos de conexão e desconexão por dia, a interface USB Type-C pode durar pelo menos 10 anos.
02 Implantação acelerada do USB4
Após o lançamento oficial do protocolo USB 3.2, a organização USB anunciou prontamente as especificações do USB 4 em um curto período de tempo. Ao contrário dos padrões anteriores, como o USB 3.2, o USB 4 foi lançado em 2018.USB 3.2, que se baseavam no protocolo próprio do USB, o USB 4 não adota mais as especificações do USB em seu nível fundamental, mas sim o protocolo Thunderbolt 3, totalmente divulgado pela Intel. Esta é a maior mudança no desenvolvimento do USB nas últimas décadas. Ao usar um conector Tipo-C para conexão, as funções do USB 4 substituem as do USB 3.2, e o USB 2.0 pode funcionar simultaneamente. O USB 3.2 Enhanced SuperSpeed permanece como a infraestrutura básica para a transmissão de "dados USB" na linha física do USB 4. A maior diferença entre o USB 4 e o USB 3.2 reside no fato de o USB 4 ser orientado à conexão. O USB 4 foi projetado com túneis para transmitir dados de múltiplos protocolos em uma única interface física. Assim, a velocidade e a capacidade do USB 4 podem ser compartilhadas dinamicamente. O USB 4 pode suportar outros protocolos de vídeo ou comunicação host-a-host enquanto a transmissão de dados está em andamento. Além disso, o USB 4 aumentou a velocidade de comunicação de 20 Gbps (Gen2x2) do USB 3.2 para40 Gbps (Gen3x2)na mesma arquitetura dual-lane e dual-simplex.
O USB4 não só alcança USB de alta velocidade (baseado no USB3), como também define túneis de vídeo baseados em DisplayPort e túneis de carga/armazenamento baseados em PCIe.
Aspecto da tela: O protocolo de túnel de vídeo do USB4 é baseado no DisplayPort 1.4a. O próprio DP 1.4a suporta8k a 60Hz or 4K a 120HzO host USB 4 precisa suportar DisplayPort em todas as portas downstream. Se você usar a porta USB 4 para transmitir vídeo e dados simultaneamente, a porta alocará a largura de banda de acordo. Portanto, se o vídeo exigir apenas 20% da largura de banda para alimentar seu monitor 1080p (que também funciona como hub), os 80% restantes poderão ser usados para transferir arquivos de um SSD externo.
Em relação aos túneis PCIe: o suporte a PCIe por hosts USB 4.0 é opcional. Os hubs USB 4.0 devem suportar túneis PCIe e um switch PCIe interno deve estar presente.
Uma parte importante da especificação USB 4 é a capacidade de ajustar dinamicamente a quantidade de recursos disponíveis ao enviar vídeo e dados pela mesma conexão. Então, suponha que você tenha um máximo deUSB 4 de 40 Gbpse estão copiando arquivos grandes de um SSD externo para um monitor 4K. Suponha que a fonte de vídeo exija aproximadamente 12,5 Gbps. Nesse caso, a porta USB 4 alocará os 27,5 Mbps restantes para a unidade de backup.
O USB-C introduz o "modo alternativo", que permite transmitir vídeo DisplayPort/HDMI a partir de uma porta Type-C. No entanto, a especificação 3.x atual não oferece um bom método para dividir os recursos. De acordo com Saunders, o modo alternativo do DisplayPort consegue dividir com precisão a largura de banda entre dados USB e dados de vídeo em 50/50, enquanto o modo alternativo do HDMI não permite o uso simultâneo de dados USB.
O USB4 define um padrão de 40 Gbps, permitindo o compartilhamento dinâmico de largura de banda para que um único cabo de dados possa executar múltiplas funções. Com o USB4, é possível transmitir dados PCIe e de vídeo simultaneamente em uma única linha, juntamente com as funções USB tradicionais, e até mesmo fornecer energia (via USB PD) de maneira muito prática. No futuro, a maioria dos periféricos, sejam redes de alta velocidade, placas gráficas externas, monitores de alta definição, dispositivos de armazenamento de alta velocidade e grande capacidade, ou mesmo entre máquinas, poderão ser interconectados por meio de uma interface Type-C. Além disso, se esses dispositivos implementarem um hub USB4, também será possível conectar mais dispositivos em série ou ramificações a partir deles, o que é extremamente conveniente.
Data da publicação: 20 de outubro de 2025
