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USB4 Version 2.0(USB 80Gbps — USB-C 物理 層 で 80 Gbps を実現する USB Promoter Group 規格)

USB4 Version 2.0(USB-IF の表示名 USB 80Gbps)は、USB Promoter Group が 2022-09-01 にアナウンス し、USB-IF が 2022-10-18 に正式 公開 した USB4 仕様 のメジャー 改訂 です。USB Type-C コネクタ の高速 差動 ペア で PAM3 信号 を 25.6 GBaud で送り、対称 80 Gbps(片方向 40 Gbps × 2 レーン)または非対称 120 Gbps + 40 Gbps(高解像度 ディスプレイ 用途 想定)を実現 します。既存 の USB 40Gbps パッシブ ケーブル でも PAM3 動作 が可能 で、80Gbps 用 の アクティブ ケーブル も新たに定義 されました。DisplayPort 2.1 の UHBR20 を USB4 トンネリング 経由 で運べ、4K 240Hz 級・10K 60Hz 級 のディスプレイ 出力 が想定 用途 として公式 言及 されています。USB4 v1 / USB 3.2 / USB 2.0 / Thunderbolt 3 と後方 互換 を維持 します。本記事は USB Promoter Group / USB-IF 公式 発表 と Wikipedia を出典 とし、本サイト編集部 による個別 機種 別 の USB4 v2 認証 動作 検証 は含みません。

GLOSSARY

用語の概要

別表記 USB4 v2USB4 2.0USB4 Version 2.0USB 80GbpsUSB4 80Gbps

関連用語
11
出典
3
最終更新
DEFINITION

解説

USB4 Version 2.0(USB-IF の表示名 USB 80Gbps)は、USB Promoter Group2022-09-01 に公開 アナウンス し、USB-IF2022-10-18 に正式 公開 した USB4 仕様 のメジャー 改訂 です。USB Type-C コネクタ の物理 層 を PAM3 信号 + 25.6 GBaud へ更新 し、対称 80 Gbps または 非対称 120 Gbps + 40 Gbps を 1 本 の USB-C ケーブル で実現 します。

本サイトの 製品ページ/比較記事 で頻出 する 「USB-C × 1(USB4 v2 / 80Gbps)」 という表記 が この規格 に該当 します。USB4 v2同じ USB-C コネクタ の上 で DisplayPort 2.1 UHBR20 + USB データ + USB-PD 給電 を統合 する『シングル ケーブル 運用 の最新 形』を担います。

本記事は USB Promoter Group / USB-IF 公式 発表 と Wikipedia を出典 とし、本サイト編集部 による個別 機種 別 の USB4 v2 認証 動作 検証 は実施 していません — USB4 v2 の動作 は ホスト(GPU・USB-C コントローラ)/モニター/ケーブル/ハブ/KVM/変換 アダプタ の組み合わせ で成立 する レイヤ のため、機種ごとの保証 動作 範囲 は メーカー 公式 情報 を参照 してください。

USB4 v2 の位置づけ — USB4 v1(40 Gbps)から物理 層 を倍 速 化

USB4 は USB Promoter Group2019-03 に v1.0 を公開 した USB-C 専用 の高速 物理 層 規格 で、Thunderbolt 3 を ベース に DisplayPort / PCIe / USB 3.x の トンネリング を統合 しています。当初 の USB4 v1(40 Gbps)は NRZ(Non-Return-to-Zero)信号 を採用 し、Thunderbolt 3 / 4 と物理 層 互換 でした。

USB4 Version 2.0 は USB Promoter Group 2022-09-01 アナウンス → USB-IF 2022-10-18 仕様 公開 の流れで策定 され、物理 層 を PAM3(Pulse Amplitude Modulation 3-level)信号 + 25.6 GBaud へ更新 することで USB4 v1 の 40 Gbps を 80 Gbps へ倍 速 化 しました(USB Promoter Group 公式 / Wikipedia)。

レーン 構成 — 対称 80 Gbps と 非対称 120 Gbps + 40 Gbps

USB4 v2 は USB-C の高速 差動 ペア(4 レーン)を 対称 / 非対称 の 2 構成 で振り分けます(USB Promoter Group 2022-09 公式 / Wikipedia):

構成レーン 配分想定 用途
対称 80 Gbps40 Gbps × 2 レーン × 双方向汎用 USB4 / Thunderbolt 用途(ホスト ⇄ デバイス で同帯域)
非対称 120 Gbps + 40 Gbpsダウン ストリーム 120 Gbps + アップ ストリーム 40 Gbps高解像度 ディスプレイ 出力(4K 240Hz・10K 60Hz 想定 と USB-IF 公式 言及)

非対称 構成 は USB Promoter Group の公式 リリース で 「very-high performance USB4-based displays(極めて 高性能 な USB4 ディスプレイ)」用途 と明示 されており、DisplayPort 2.1 UHBR20(→ DisplayPort 2.1 UHBR モード)を USB4 トンネリング 経由 で運ぶ ケース が中核 想定 です。

PAM3 信号 と 25.6 GBaud — 倍 速 化の核 となる物理 層 更新

USB4 v1 が採用 した NRZ 信号 は 1 シンボル あたり 1 ビット(0 または 1)を運び、レーン あたり最大 20 Gbps(USB 20Gbps)でした。USB4 v2 が採用 した PAM3 信号 は 1 シンボル あたり 3 値(-1 / 0 / +1)を持ち、Wikipedia と USB-IF 仕様 文書 に従い 2 シンボル で約 3 ビット を運びます。

これにより、USB4 v2 は 25.6 GBaud / レーン の シンボル レート で 40 Gbps / レーン × 2 レーン × 2 方向 = 対称 80 Gbps を成立 させます(Wikipedia)。

PAM3 の重要 な特性 は、既存 の USB 40Gbps パッシブ ケーブル(USB4 v1 認定 ケーブル)でも 80 Gbps 動作 が可能 な点 です(USB Promoter Group 公式)。新たに 80Gbps 認定 の アクティブ ケーブル / パッシブ ケーブル が定義 されますが、USB4 v1 世代 の 40Gbps パッシブ ケーブル 資産 を再利用 できる移行 設計 になっています。

USB4 v2 と DisplayPort 2.1 UHBR20 の関係

USB-IF の 2022-10-18 公式 リリース は USB4 v2 が 「DisplayPort 2.1 と完全 互換」 であることを明示 しています。具体 的 には DP 2.1 の UHBR2020 Gbps × 4 レーン = 物理 層 80 Gbps)を USB4 トンネリング 経由 で USB-C コネクタ から運べる構造 で、Wikipedia に従い 「DP 接続 を最大 80 Gbps(UHBR20)で トンネリング」 と記載 されています。

これにより USB4 v2 ホスト + USB4 v2 モニター + USB 80Gbps アクティブ ケーブル の組み合わせ で、4K 240Hz HDR(USB-IF / USB Promoter Group 公式 言及)や 10K 60Hz(同 言及)級 のディスプレイ 出力 が、1 本 の USB-C で成立 します(DSC 視覚 ロスレス 圧縮 併用 が一般 的)。

USB4 v2 と Thunderbolt 5・DP Alt Mode の関係

USB-C コネクタ の上 では USB4 v2 / Thunderbolt 5 / DP Alt Mode 2.0 が共存 します(同じ物理 層 を共有 する設計):

  • Thunderbolt 5 vs Thunderbolt 4 — Intel の Thunderbolt 5 は USB4 v2 を ベース に拡張 された 上位 規格 で、対称 80 Gbps + 非対称 120 Gbps を USB4 v2 と同様 に持つ。Thunderbolt 5 認定 製品 は USB4 v2 互換 が基本。
  • DisplayPort Alt Mode(DP Alt Mode 2.0) — VESA が策定 した USB-C 物理 層 で DisplayPort を直接 流す 別 経路。USB4 v2 トンネリング 経由 で DP を運ぶ ルートDP Alt Mode で DP を直接 運ぶ ルート が同じ USB-C コネクタ で共存 する。
  • USB-C PD と DP Alt Mode の併用 — USB4 v2 の物理 層 上 でも USB-PD は CC1 / CC2 ピン 経由 で並行 動作 し、最大 240W(USB-PD 3.1 EPR)給電 と組み合わせ 可能。

後方 互換 — USB4 v1 / USB 3.2 / USB 2.0 / Thunderbolt 3

USB Promoter Group 2022-09 公式 / Wikipedia によれば、USB4 v2 は次 の規格 と後方 互換 を維持 します:

  • USB4 v1(40 Gbps NRZ) — USB4 v1 デバイス は USB4 v2 ホスト に 40 Gbps で接続
  • USB 3.2(5 / 10 / 20 Gbps) — USB 3.x デバイス は USB4 v2 ホスト で従来 帯域 で動作
  • USB 2.0(D+ / D− 専用 ピン)— USB 2.0 デバイス は専用 ピン 経由 で常時 動作
  • Thunderbolt 3(40 Gbps Intel 規格)— Intel の Thunderbolt 3 デバイス は USB4 v2 ホスト の USB-C ポート で動作(USB4 が Thunderbolt 3 を ベース とした規格 のため)

なお Thunderbolt 4 との後方 互換 は USB Promoter Group の公式 リリース で明示 されていませんが、Wikipedia によれば USB4 v1 / Thunderbolt 4 / Thunderbolt 5 はいずれも同じ USB-C 物理 層 を共有 するため、実質 的 に USB4 v2 ホスト 上 で動作 する構図 になっています(個別 機種 の互換 動作 は メーカー 公式 情報 を参照)。

USB-IF の「USB 80Gbps」ブランディング — バージョン 番号 から速度 表記 へ

USB-IF は USB4 v2 公開 と同時 に マーケティング 表記 を バージョン 番号 から 帯域 表記 へ統一 する方針 を打ち出しました(USB-IF 2022-10-18 公式):

  • USB 5Gbps(旧 USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1)
  • USB 10Gbps(旧 USB 3.1 / USB 3.2 Gen 2)
  • USB 20Gbps(旧 USB 3.2 Gen 2x2)
  • USB 40Gbps(USB4 v1)
  • USB 80Gbps(USB4 v2 = 本 用語集 の主題)

製品 パッケージ や ケーブル 上 の表示 は 「Certified USB 80Gbps」(認証 ロゴ)、「USB 80Gbps」(速度 ロゴ)、「USB 80Gbps + 240W」(USB-PD 3.1 EPR 併記)等 の形式 で、「USB4 2.0」「USB4 v2」表記 は ロゴ 上 では使われない 設計 です。

本サイトでは メーカー 公式 仕様 の表記 に従い 「USB-C × 1(USB4 v2 / 80Gbps)」 または 「USB-C × 1(USB 80Gbps)」 と併記 します。

USB4 v2 と他の VESA / USB-IF 標準 の連携

USB4 v2 が前提 とする 周辺 標準:

購入時の判断軸(本サイトの扱い)

USB4 v2 周りで購入 判断 に影響 するポイント:

  1. メーカー 公式 仕様 に「USB4 v2 対応」「USB 80Gbps 対応」「Certified USB 80Gbps」が明記 されているか — USB-C コネクタ が物理 的 に存在 しても USB4 v1(40 Gbps)止まり の機種 は多い
  2. USB-PD 給電 W 数(→ USB-C PD)— シングル ケーブル 運用 の主目的 が「ノート PC への給電」なら 65W 以上、USB-PD 3.1 EPR 240W 対応 なら ハイエンド GPU ノート も給電 可能
  3. 対称 80 Gbps か 非対称 120/40 Gbps か — メーカー 公式 仕様 が明示 しない場合 は不明 と扱う(USB Promoter Group は両方 を許容 する設計)
  4. 80Gbps アクティブ ケーブル / 40Gbps パッシブ ケーブル の どちら を使うか — 40Gbps パッシブ ケーブル でも 80 Gbps 動作 は公式 に許容 されるが、長尺 ケーブル / 高消費 電力 機種 では アクティブ 推奨
  5. DisplayPort 2.1 UHBR20 対応 モニター との組み合わせ — 4K 240Hz HDR / 10K 60Hz 級 の用途 では モニター 側 の UHBR20 対応 も必須

本サイトでの USB4 v2 の扱い方

  • 個別 製品ページ / ランキング / 比較記事 では、メーカー 公式 仕様 に明記 された「USB4 v2 対応 USB-C」「USB 80Gbps 対応」「Certified USB 80Gbps」「DisplayPort 2.1 UHBR20 over USB-C」 のみ 該当 機種 として記載 します
  • 対称 80 Gbps と 非対称 120/40 Gbps の動作 モード はメーカー 公式 が明示 しない場合 が多いため、本サイトでは 接続 可能 な最大 解像度・リフレッシュレート・HDR メタデータ から逆算 した記述 は行いません(不明 は不明 と扱う)
  • 同梱 / 別売 USB-C ケーブル の規格(USB 40Gbps パッシブ / USB 80Gbps アクティブ / Thunderbolt 5 認証)が USB4 v2 の伝送 帯域 を律速 することがあるため、ケーブル 仕様 はメーカー 公式 記載 のみ参照 します
  • 本サイト編集部 による USB4 v2 認証 動作 検証(USB-IF Compliance 試験 機材 による pixel 級 確認)は実施 していません
  • 「世界最速 USB-C」「最高 性能 シングル ケーブル」「業界 No.1 80Gbps」等 の最上級 表現 は使用 しません(景品 表示 法 優良 誤認 回避)

関連する用語集

  • Thunderbolt 5 vs Thunderbolt 4 — Intel Thunderbolt 5 は USB4 v2 ベース で対称 80 Gbps + 非対称 120 Gbps を持つ 上位 規格。USB4 v2 認証 製品 と物理 層 互換。
  • DisplayPort Alt Mode(DP Alt Mode) — VESA が策定 する USB-C 物理 層 で DisplayPort を直接 流す 別 経路。USB4 v2 トンネリング と DP Alt Mode の選択 軸 を整理。
  • DisplayPort 2.1 UHBR モード — UHBR20(4 レーン 80 Gbps)が USB4 v2 トンネリング 経由 で USB-C から運べる。4K 240Hz HDR / 10K 60Hz の中核。
  • USB-C PD と DP Alt Mode の併用 — USB4 v2 の物理 層 上 でも USB-PD 3.1 EPR 最大 240W 給電 と並行 動作 する シングル ケーブル 運用。
  • DSC(Display Stream Compression) — 4K 240Hz HDR / 10K 60Hz の USB4 v2 伝送 で必須 となる視覚 ロスレス 圧縮。
  • DisplayPort と HDMI の選び方 — USB4 v2 経由 の DP 2.1 と HDMI 2.2 ネイティブ コネクタ の選択 軸。
  • HDMI 2.2 / Ultra96 — HDMI 側 の競合 規格。USB-C 経由 の USB4 v2 + DP 2.1 ルート と USB-A / HDMI 2.2 ルート の住み分け。
  • KVM スイッチ — USB4 v2 ホスト 2 台 を 1 セット の USB / ディスプレイ で切替 する シングル ケーブル 運用 の中核。
  • リフレッシュレート — USB4 v2 + UHBR20 + DSC で 4K 240Hz HDR・10K 60Hz 級 まで成立。
  • 解像度 — USB4 v2 公式 言及 の最大 出力 は 4K 240Hz HDR 級 と 10K 60Hz 級。

参考リンク

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