Introduzione a USB 4
USB4 è il sistema USB specificato nella specifica USB4. L'USB Developers Forum ha rilasciato la versione 1.0 il 29 agosto 2019. Il nome completo di USB4 è Universal Serial Bus Generation 4. Si basa sulla tecnologia di trasmissione dati "Thunderbolt 3", sviluppata congiuntamente da Intel e Apple. La velocità di trasmissione dati di USB4 può raggiungere i 40 Gbps, il doppio rispetto alla più recente USB 3.2 (Gen2×2).
A differenza dei precedenti standard del protocollo USB, USB4 richiede un connettore USB-C e necessita del supporto USB PD per l'alimentazione. Rispetto a USB 3.2, consente la creazione di tunnel DisplayPort e PCI Express. Questa architettura definisce un metodo per la condivisione dinamica di un singolo collegamento ad alta velocità con più tipi di dispositivi terminali, gestendo al meglio la trasmissione dei dati in base al tipo e all'applicazione. I prodotti USB4 devono supportare una velocità di trasmissione di 20 Gbit/s e possono raggiungere i 40 Gbit/s. Tuttavia, a causa della trasmissione tramite tunnel, quando si trasmettono dati misti, anche se i dati vengono trasmessi a una velocità di 20 Gbit/s, la velocità di trasmissione effettiva potrebbe essere superiore a quella di USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
L'USB 4.0 è suddiviso in due versioni: 20 Gbps e 40 Gbps. I dispositivi con interfaccia USB 4.0 disponibili sul mercato possono offrire la velocità di 40 Gbps di Thunderbolt 3 o una versione ridotta a 20 Gbps. Se si desidera acquistare un dispositivo con la velocità di trasmissione più elevata, ovvero 40 Gbps, è consigliabile verificare le specifiche prima dell'acquisto. Per gli scenari che richiedono una trasmissione ad alta velocità, la scelta del connettore USB 3.1 Type-C Type-C appropriato è fondamentale, in quanto rappresenta il vettore chiave per raggiungere una velocità di 40 Gbps.
Molte persone sono confuse riguardo alla relazione tra USB4 e Thunderbolt 4. In realtà, sia Thunderbolt 4 che USB4 si basano sul protocollo di Thunderbolt 3. Si completano a vicenda e sono compatibili. Le interfacce sono entrambe di tipo C e la velocità massima è di 40 Gbps per entrambi.
Innanzitutto, il cavo USB4 a cui ci riferiamo è lo standard di trasmissione USB, ovvero una specifica di protocollo relativa alle prestazioni e all'efficienza della trasmissione USB. USB4 può essere considerato la "quarta generazione" di questa specifica.
Il protocollo di trasmissione USB è stato proposto e sviluppato congiuntamente da diverse aziende, tra cui Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel, nel 1994. La versione USB V0.7 è stata rilasciata l'11 novembre 1994. Successivamente, nel 1995, queste aziende hanno fondato un'organizzazione senza scopo di lucro per promuovere e supportare l'USB, denominata USB Implementers Forum, oggi nota come USB-IF, che rappresenta l'organizzazione di standardizzazione USB.
Nel 1996, l'USB-IF propose ufficialmente la specifica USB 1.0. Tuttavia, la velocità di trasmissione dell'USB 1.0 era di soli 1,5 Mbps, la corrente di uscita massima era di 5 V/500 mA e, a quel tempo, c'erano pochissimi dispositivi periferici che supportavano l'USB, quindi i produttori di schede madri raramente progettavano direttamente interfacce USB sulla scheda madre.
▲USB 1.0
Nel settembre del 1998, l'USB-IF ha pubblicato le specifiche USB 1.1. La velocità di trasmissione è stata aumentata a 12 Mbps e alcuni dettagli tecnici della USB 1.0 sono stati corretti. La corrente di uscita massima è rimasta di 5 V/500 mA.
Nell'aprile del 2000 è stato introdotto lo standard USB 2.0, con una velocità di trasmissione di 480 Mbps, pari a 60 MB/s. Si tratta di una velocità 40 volte superiore a quella dell'USB 1.1. La corrente di uscita massima è di 5 V/500 mA e adotta un design a 4 pin. L'USB 2.0 è tuttora in uso e può essere considerato lo standard USB più longevo.
A partire dallo standard USB 2.0, USB-IF ha dimostrato il suo "talento unico" nella ridenominazione.
Nel giugno del 2003, l'USB-IF ha rinominato le specifiche e gli standard USB, cambiando la denominazione da USB 1.0 a USB 2.0 Low-Speed, da USB 1.1 a USB 2.0 Full-Speed e da USB 2.0 a USB 2.0 High-Speed.
Tuttavia, all'epoca questo cambiamento ebbe scarso impatto sulla situazione attuale, poiché gli standard USB 1.0 e 1.1 erano ormai sostanzialmente superati.
Nel novembre 2008, l'USB 3.0 Promoter Group, composto da colossi del settore come Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC e ST-NXP, ha completato lo standard USB 3.0 e lo ha reso pubblico. Il nome ufficiale assegnato è stato "SuperSpeed". L'USB Promoter Group è principalmente responsabile dello sviluppo e della formulazione degli standard della serie USB, che saranno poi affidati all'USB-IF per la gestione.
La velocità di trasmissione massima dell'USB 3.0 raggiunge i 5,0 Gbps, ovvero 640 MB/s. La corrente di uscita massima è di 5 V/900 mA. È pienamente compatibile con lo standard 2.0 e supporta la trasmissione dati full-duplex (ovvero, può ricevere e inviare dati simultaneamente, a differenza dell'USB 2.0 che supporta solo la trasmissione half-duplex), oltre a offrire migliori capacità di gestione dell'alimentazione e altre funzionalità.
Lo standard USB 3.0 adotta un design a 9 pin. I primi 4 pin sono identici a quelli dell'USB 2.0, mentre i restanti 5 sono progettati specificamente per l'USB 3.0. Pertanto, è possibile distinguere tra USB 2.0 e USB 3.0 in base alla disposizione dei pin.
Nel luglio 2013 è stato rilasciato lo standard USB 3.1, con una velocità di trasmissione di 10 Gbps (1280 MB/s), definito SuperSpeed+, e la tensione di alimentazione massima consentita è stata aumentata a 20 V/5 A, ovvero 100 W.
Il miglioramento apportato allo standard USB 3.1 rispetto all'USB 3.0 era evidente. Tuttavia, poco tempo dopo, l'USB-IF ha rinominato l'USB 3.0 in USB 3.1 Gen1 e l'USB 3.1 in USB 3.1 Gen2.
Questo cambio di nome ha creato problemi ai consumatori perché molti commercianti senza scrupoli hanno indicato sulla confezione la compatibilità con lo standard USB 3.1, senza specificare se si trattasse di Gen1 o Gen2. In realtà, le prestazioni di trasmissione dei due standard sono piuttosto diverse e i consumatori potrebbero inavvertitamente cadere in una trappola. Pertanto, questo cambio di nome si è rivelato una mossa sbagliata per la maggior parte dei consumatori.
Nel settembre 2017 è stato rilasciato lo standard USB 3.2. Con il connettore USB Type-C, supporta due canali da 10 Gbps per la trasmissione dati, con una velocità fino a 20 Gb/s (2500 MB/s), e la corrente di uscita massima rimane di 20 V/5 A. Gli altri aspetti presentano lievi miglioramenti.
▲La procedura per cambiare il nome della chiavetta USB
Tuttavia, nel 2019, USB-IF ha introdotto un altro cambio di nome. Ha rinominato USB 3.1 Gen1 (che era l'originale USB 3.0) in USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (che era l'originale USB 3.1) in USB 3.2 Gen2 e USB 3.2 in USB 3.2 Gen 2×2.
Presente e futuro: il salto di qualità di USB4
Ora che siamo giunti all'USB4, diamo un'occhiata agli aggiornamenti e ai miglioramenti di questo nuovo standard di protocollo. Innanzitutto, trattandosi di un aggiornamento intergenerazionale da "3" a "4", il miglioramento deve essere significativo.
In base a tutte le informazioni raccolte, le nuove funzionalità di USB4 sono riassunte come segue:
1. Velocità di trasmissione massima di 40 Gbps:
Grazie alla trasmissione a doppio canale, la velocità di trasmissione massima teorica di USB4 dovrebbe raggiungere i 40 Gbps, la stessa di Thunderbolt 3 (indicata di seguito come "Thunderbolt 3").
In realtà, USB4 avrà tre velocità di trasmissione: 10 Gbps, 20 Gbps e 40 Gbps. Quindi, se vuoi acquistare un dispositivo con la velocità di trasmissione più elevata, ovvero 40 Gbps, è meglio controllare le specifiche prima dell'acquisto.
2. Compatibile con le interfacce Thunderbolt 3:
Alcuni (non tutti) dispositivi USB 4.0 possono essere compatibili anche con le interfacce Thunderbolt 3. Ciò significa che, se il dispositivo dispone di un'interfaccia USB 4.0, potrebbe essere possibile collegarvi esternamente anche un dispositivo Thunderbolt 3. Tuttavia, non è obbligatorio. La compatibilità dipende dalle scelte del produttore del dispositivo.
3. Capacità di allocazione dinamica delle risorse di banda:
Se si utilizza la porta USB 4 contemporaneamente per collegare un display e trasferire dati, la porta allocherà la larghezza di banda corrispondente in base alla situazione. Ad esempio, se il video richiede solo il 20% della larghezza di banda per gestire un display 1080p, il restante 80% potrà essere utilizzato per altre attività. Questo non era possibile con USB 3.2 e le versioni precedenti. Prima di allora, la modalità di funzionamento dell'USB era a turni.
4. Tutti i dispositivi USB4 supporteranno USB PD
USB PD sta per USB Power Delivery (trasmissione di energia tramite USB), uno dei principali protocolli di ricarica rapida attualmente in uso. È stato sviluppato dall'organizzazione USB-IF. Questa specifica consente di raggiungere tensioni e correnti più elevate, con una potenza massima trasmissibile fino a 100 W, e permette di invertire liberamente la direzione di trasmissione della potenza.
Secondo le normative USB-IF, lo standard attuale per l'interfaccia di ricarica USB PD dovrebbe essere USB Type-C. Nell'interfaccia USB Type-C sono presenti due pin, CC1 e CC2, utilizzati per i canali di configurazione della comunicazione PD.
5. È possibile utilizzare solo l'interfaccia USB Type-C
Con la caratteristica sopra descritta, è naturale che si possa anche dedurre che USB4 può funzionare solo tramite connettori USB Type-C. Infatti, non solo USB PD, ma anche gli altri standard più recenti di USB-IF, sono applicabili solo a Type-C.
6. Può essere retrocompatibile con i protocolli precedenti
USB4 può essere utilizzato insieme a dispositivi e porte USB 3 e USB 2. Ciò significa che è retrocompatibile con i protocolli precedenti. Tuttavia, USB 1.0 e 1.1 non sono supportati. Attualmente, le interfacce che utilizzano questi protocolli sono quasi scomparse dal mercato.
Ovviamente, collegando un dispositivo USB4 a una porta USB 3.2, non sarà possibile trasmettere a una velocità di 40 Gbps. E la vecchia interfaccia USB 2 non diventerà più veloce solo perché collegata a un'interfaccia USB4.
Data di pubblicazione: 21 luglio 2025
