USB4は最新世代のユニバーサルシリアルバス（USB）規格であり、より高帯域幅のデータ転送、高解像度ディスプレイのサポート、他のコネクタとの互換性の向上、そして簡素化された命名規則など、様々な可能性を秘めています。2019年8月に初めて発表されたこの規格は、普及までに多少の時間を要しましたが、現在では多くのUSB4デバイスが容易に入手可能であり、ノートパソコンやデスクトップPCに外部デバイスを接続したいと考えている人にとって、魅力的な新しい接続オプションとなっています。USB4は従来のUSB規格との下位互換性も確保しているため、新しいデバイスを従来の技術とシームレスに連携させることができます。
USB4規格はThunderbolt 3プロトコルをベースにしており、最大40Gbpsのデータ転送速度、リバーシブルなUSB-Cコネクタ、ビデオとデータの同時処理、高ワット数の電力供給の可能性など、Thunderbolt 3の優れた機能を多く備えています。さらに、USB4は高速データ転送速度と高度なテクノロジーに対応しているため、接続されたデバイスの最適な動作を保証します。
USB4はUSB 3.2 Gen 2x2の優れた点をすべて備え、さらに進化を遂げ、現在利用可能な最も汎用性の高い接続オプションの1つとなっています。興味をお持ちいただけましたか？USB4について知っておくべきことをすべてご紹介します。
USB 1からUSB4へ
USB規格は、テクノロジーの世界で広く普及しています。「USB」は「Universal Serial Bus（ユニバーサル・シリアル・バス）」の略称で、その名に恥じないほど20年以上にわたり、その名を馳せてきました。導入以来23年間、この規格は幾度となくアップデートを重ね、そのたびに高速化、新機能、そして新しい接続タイプが導入されてきました。最新世代は、これまでで最もエキサイティングで高性能な規格です。
USB 規格は、周辺機器の接続を 1 つの仕様に標準化する手段として 1996 年に導入されました。最初の USB 規格である USB 1.0 では、ホスト側で従来の非可逆的なタイプ A 接続を使用し、最大 12 Mbps の転送速度を提供しました。USB 2.0 は 2001 年に導入され、最大 480 Mbps で動作する、はるかに高速な規格になりました。USB 2.0 では、Micro B ポート (古い電話や外付けハード ドライブでよく見られる) などの新しいフォーム ファクターも取り入れられました。USB 3.0 では 2011 年に速度がさらに向上し、最大 5 Gbps の転送速度を実現しました。USB 3.0 は数回のイテレーションを経て、主に 2014 年に USB 3.1 (最大 10 Gbps)、2017 年に USB 3.2 (最大 20 Gbps) になりました。3.0 の速度は、標準の A コネクタ、B、そして今では広く普及しているタイプ C 接続であるマイクロ B など、複数のコネクタ タイプでサポートされています。
世代を重ねるごとに、データだけでなくビデオの転送機能や、USB Power Delivery を使用した超高速充電のオプションなど、新しい機能も導入されました。
USB規格の次期アップデートがついに登場しました。USB Promoter Groupが2019年3月4日に正式に発表した後、USB4ケーブルとデバイスが利用可能になり、すぐに使用できるようになりました。しかし、USB4とは何でしょうか？この記事では、この新仕様がもたらすメリットと、前身となるUSB 3.2規格とその派生規格に対する優位性について解説します。USB4と従来のUSB規格の主な違いの一つは、帯域幅オプションの柔軟性です。これは、デバイスの互換性とパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。
USB4 には 40 Gbps と 20 Gbps の 2 つのバージョンがあり、Thunderbolt 4 で義務付けられた一貫した仕様に比べて柔軟性が高くなります。
USB4仕様
USBインプリメンターズフォーラムによって策定されたUSB4仕様は、ユニバーサルシリアルバス（USB）アーキテクチャの大幅なアップデートであり、USB帯域幅を最大限に高め、USB Type-Cのパフォーマンスを拡張します。この仕様は、既存のUSB 3.2および2.0アーキテクチャを補完・発展させ、従来のUSB規格との後方互換性を確保しています。USB4仕様は、Intel Corporationが提供したThunderboltプロトコル仕様に基づいており、USBの最大総帯域幅を2倍に拡張し、複数のデータプロトコルとディスプレイプロトコルの同時使用を可能にします。
USB4プロトコル
USB4プロトコルは、単一の高速リンクを複数のエンドデバイス間で動的に共有し、ディスプレイデータフローの割り当てを最適化するように設計されています。このプロトコルは、既存のUSB 3.2、USB 2.0、Thunderbolt 3ホストおよびデバイスとの互換性をサポートし、さまざまなデバイス間のシームレスな接続を実現します。USB4プロトコルは、大容量のファイルやデータをより高速に転送できるため、高帯域幅のデータ転送を必要とするアプリケーションに最適です。さらに、このプロトコルはDisplayPort（DP）Altモードをサポートしており、単一のUSB-Cケーブルでビデオ信号を伝送できます。
USB4 の主な利点は何ですか?
USBインプリメンターズフォーラム（USB-IF）によると、USB4仕様（正式名称は「USB4」で、スペースなしで表記されます）には3つの重要な特徴があります。具体的には以下のとおりです。
USB Type-C 接続を使用した、最大 80 Gbps の動作 (認定ケーブル経由) による 2 レーン動作ですが、40 Gbps や 20 Gbps などのより控えめな速度の方が一般的です。最高のパフォーマンスを得るには、最適なデータ転送速度を確保するために認定ケーブルを購入することをお勧めします。
データと表示プロトコル間のより効率的な共有。
USB 3.2、USB 3.1、USB 3.0、USB 2.0、さらには Thunderbolt 3 との下位互換性があります。
最大240Wの高速充電USB Power Delivery
USB 経由の DisplayPort Alt Mode を使用して DisplayPort 2.1 までをサポートします。
USBの命名規則が簡素化されるという利点もあります。以前の世代のUSB 3は、その寿命を通して非常に混乱を招きました。USB 3として始まったものがUSB 3.1、USB 3.2へと変化し、それに伴い以前のバージョンの再分類も行われました。最終的にそれらはすべてUSB 3.2の世代（Gen）として改名され、USB 3.0はUSB 3.2 Gen 1、USB 3.1はUSB 3.2 Gen 2となりました。最高性能のUSB 3.2バージョンは、最終的にUSB 3.2 Gen 2x2と呼ばれるようになりました。
USB4は新世代のコネクタで新たなスタートを切りました。速度はコネクタによって異なりますが、少なくともすべてが同じ世代に属しています。USB4ケーブルもすべてUSB-Cなので、コネクタの種類を指定する必要はありません。USB4 v2規格では、ビデオ、オーディオ、データ転送、電力供給を1本のケーブルで行うことができるため、外付けドライブやディスプレイなどの高性能デバイスでのユーザーエクスペリエンスが向上します。
1. USB 3.2よりも大幅に高速な転送速度
最初のポイントは非常に分かりやすく、USB4の最も明白な利点のように思えるかもしれません。USB4がリリースされるまで、最速のUSB規格であるUSB 3.2 Gen 2x2は最大20Gbpsの転送速度しか提供していませんでした。しかし、デバイスでは10Gbpsの規格の方がはるかに一般的です。USB 3.2 Gen 2は最大10Gbpsでデータを転送し、USB 3.2 Gen 1（および以前のすべてのUSB 3.0および3.1規格）は最大5Gbpsで動作します。
オリジナルのUSB4仕様では、最大パフォーマンスは40Gbpsと定められていました。これは、ベースとなっているThunderbolt 3プロトコルと同じです。しかしその後、USB Implementer's Forumは新たなUSB 80Gbps認証も導入し、一部のアクティブUSB4ケーブルは最大80Gbpsのデータ転送速度（Thunderbolt 4の2倍）を利用できるようになります。対応ケーブルには独自の80Gbpsロゴが、より高い電力供給が可能なケーブルには、その最大ワット数を示す独自のロゴが付けられます。
シリコン実証済みのコントローラとPHY IPは、チャネル損失の問題を軽減し、システム全体のパフォーマンスを向上させることで、USB4デバイスにおける高速データ伝送を実現する上で重要な役割を果たします。Thunderbolt 3と同様に、USB4はUSB Type-C接続を採用しています。USB Type-Cは、最新のAndroidスマートフォンやノートパソコンの多くに見られる、丸みを帯びたリバーシブルな接続です。USB Type-Cの構造はデータ接続に加えてディスプレイ接続も可能にし、USB4の2つ目の特性である、データ接続とディスプレイ接続の動的な帯域幅割り当てにうまく対応しています。
メーカーによる USB4 の実装は、特に Thunderbolt 製品に関しては、そのパフォーマンスと互換性に大きな影響を与える可能性があります。
2. USB Type-C経由の帯域幅割り当ての改善
他のUSB規格でも同様にデータの転送と表示情報の転送が可能ですが、帯域幅の割り当てに問題があり、接続されたデバイス間で帯域幅が均等に分割される傾向があります。例えば、USB Type-Cドックを介して外付けストレージデバイスとディスプレイをコンピューターに接続すると、帯域幅はディスプレイとストレージデバイス間で均等に分割されます。これにより、ストレージデバイスの転送速度が低下する可能性があります。
USB4では、接続されたディスプレイの帯域幅要件を動的に監視し、残りの帯域幅をデータ転送に確保することで、接続デバイスの機能を向上させるため、これらの問題は発生しません。以前は、データはデータレーンでのみ送信可能で、ビデオはビデオレーンでのみ送信可能でした。つまり、接続されたディスプレイが1レーン分の帯域幅（5Gbpsまたは10Gbps）をすべて使用していない場合、未使用の帯域幅をデータ転送に割り当てることができず、その逆も同様でした。現在では、データとビデオがレーンを共有できるため、最大帯域幅を共有できます。これにより、ドックを介して複数のデバイスを接続する際の効率が大幅に向上します。
3. USB 2.0以降との下位互換性
Type-Cコネクタの導入はすでに多くの消費者に大きな動揺を引き起こしており、USB-IFもこのことを認識している可能性が高い。そのため、他のUSB仕様を直ちに時代遅れにすることのないよう、USB4はUSB 2.0から最新のUSB 3.2 Gen 2x2仕様まで、すべてと下位互換性がある。これは従来のUSB周辺機器を使用しているユーザーにとっては朗報だが、小さな問題もある。古いUSBデバイスはUSB4ポートに接続できる（必要に応じてアダプタを使用）が、そのデバイスは低速のUSB規格でしか動作できない。たとえば、USB 2.0外付けハードドライブはアダプタを使用してUSB4ポートに接続できるが、転送速度はUSB 2.0の速度（最大480 Mbps）のみとなる。
電力供給
Power Delivery（PD）はUSB4仕様の重要な要素であり、USB-Cケーブル1本で電力供給を可能にします。この仕様は最大100Wの電力供給をサポートし、ノートパソコンなどの大型デバイスの充電を可能にします。USB Implementers Forum（USB-IF）はUSB4の電力供給仕様を定義し、デバイスが必要な電力レベルをネゴシエートして供給できるようにしています。この機能はノートパソコンで特に便利で、同じケーブルでデータを転送しながらデバイスを充電できます。
ビデオ出力
USB4規格は、DisplayPort 1.4aやHDMI 2.1といった高度なビデオ出力機能をサポートしています。これにより、1本のUSB-Cケーブルで高解像度のビデオ信号を伝送できるため、高品質のビデオ出力が求められるアプリケーションに最適です。また、複数のディスプレイプロトコルをサポートしているため、複数のディスプレイを1台のデバイスに接続できます。さらに、USB4規格では、アダプタを使用してDisplayPort信号をHDMIに変換できるため、様々なデバイスとの柔軟性と互換性が向上します。
USB4 vs. Thunderbolt 3 vs. Thunderbolt 4
USB-IF は早い段階で、USB4 が Thunderbolt 3 と下位互換性があることを明確にしていましたが、いくつか注意すべき点があります。USB4 仕様は、Intel が USB に寄贈した Thunderbolt 3 プロトコルに基づいていることを理解することが重要です。ただし、TB3 プロトコルに基づいているにもかかわらず、TB3 のサポートは USB4 に必須ではありません。USB4 および Thunderbolt 標準との互換性を確実にするために、製造元に確認することが重要です。USB4 デバイスは、Thunderbolt ロゴを使用するために、Intel から「Thunderbolt 4 認定」として個別に認定される必要があります。Thunderbolt 3 互換の USB4 ポートは、Thunderbolt 4 ポートになります。つまり、USB4 を搭載したすべてのコンピューターが Thunderbolt 3 または 4 仕様の Thunderbolt 3 および Thunderbolt 4 周辺機器で動作するわけではありませんが、USB4 仕様内でそのケーブルの潜在能力を最大限に発揮して動作することができます。
そのため、Thunderbolt 3がPC市場から姿を消す可能性は低いでしょう。AMD CPUを搭載したUSB4デスクトップやラップトップが増える可能性はありますが、Intelの認証を別途取得する必要があるため、必ずしもThunderbolt 3をサポートしているとは限りません。一方、USB4を搭載したIntel搭載マシンは、既にIntelの技術を使用しているため、Thunderbolt 3との互換性がある可能性が高いです。簡単に言えば、USB4はThunderbolt 3をサポートできますが、必ずしもサポートする必要はありません。Thunderbolt 3経由で接続したい新しいデバイスがある場合、消費者は特にそのデバイスがUSB4経由でThunderbolt 3をサポートしているかどうかを確認する必要があります。USB4へのPCIeの統合は、高速データ転送を実現するために不可欠です。
しかし、データ転送速度を最大限に高めたいと考えている人にとって、AMDベースのPCにおけるThunderboltのサポートは重要ではないかもしれません。USB4は最大80Gbpsのデータ転送速度と最大240Wの電力供給能力を備えており、最高のThunderbolt 4接続でも比類のない性能を発揮します。
デバイスの互換性
USB4仕様において、デバイスの互換性は重要な要素であり、デバイス間のシームレスな接続と通信を保証します。この仕様は、USB 3.2、USB 2.0、Thunderbolt 3など、以前のUSB規格との下位互換性をサポートしています。これにより、ユーザーはアダプタやコンバータを必要とせずに、古いデバイスを新しいデバイスに接続できます。USB4仕様では、デバイスの互換性に関する要件も定義されており、メーカーが必要な規格を満たすデバイスを設計・開発できるようにします。さらに、USB-Cケーブルとコネクタの使用をサポートし、データ転送、電力供給、ビデオ出力を単一のユニバーサルコネクタで実現します。
USB4 では他に何ができるのでしょうか?
USB4は、転送速度の向上、帯域幅割り当ての改善、下位互換性に加え、はるかに堅牢なPower Delivery（PD）システムも備えています。当初の仕様では、USB-Cポート経由で最大100ワットの電力供給が可能とされていました。しかしその後、USB Implementer's ForumはUSB4 2.0仕様をリリースしました。この仕様では、互換性のあるアクティブUSB4ケーブルで最大80Gbpsの帯域幅が提供されるだけでなく、USB Power Deliveryを240Wまで増強できるため、最高級のノートパソコンでもより高速に充電できます。デジタルカメラ、外付けハードドライブ、フラッシュドライブなどのデバイスも、USB4テクノロジーの強化された機能の恩恵を受けています。
USB4以前の多くのUSB-Cポートは既に何らかのPower Deliveryに対応していましたが、USB4ではポートの充電能力が大幅に向上しました。ただし、すべてのUSB4ポートが最高出力の充電能力をサポートしているわけではなく、USBインプリメンターズフォーラムは、特定のワット数に対応するケーブルには、その出力を明確に示すロゴを表示することを義務付けています。USB4は動画などの高帯域幅コンテンツのストリーミングに対応しているため、マルチメディアプレゼンテーションや動画編集などの作業に特に効果的です。
ホスト側で実装されている場合、USB4はインテリジェントなPower Delivery（PD）も利用できます。これにより、USB4ケーブルは接続されたデバイスが要求する最大240Wの電力を供給できます。さらに、USB4のPower Deliveryは双方向であるため、接続されたデバイス間で電力をやり取りできます。これは特に、外部ディスプレイを接続する際に便利です。外部ディスプレイのメイン電源を使用して、接続されたノートパソコンを充電できるからです。
USB4は、外部ディスプレイへのビデオ伝送にDisplayPort Altモードを使用し、複数の外部ディスプレイをデイジーチェーン接続することも可能です。USB4は、以前の世代のUSBテクノロジーでUSB-Cコネクタと共に導入されましたが、ほぼ同様の方法でDisplayPort Altモードを活用していますが、より高度な規格となっています。オリジナルのUSB4仕様はDisplayPort 1.4をサポートしていましたが、新しいUSB4 80Gbps規格ではDisplayPort 2.1のサポートが利用可能になり、最大240Hzで4Kビデオを伝送したり、1台の10Kディスプレイを最大60Hzで処理したりすることが可能になりました。
USB4バージョン2: 新しいUSB4規格
USBインプリメンターズフォーラムは、USB技術における大きな進歩であるUSB4バージョン2を発表しました。これは、データ転送と電力供給機能に革命をもたらすことが期待される、ユニバーサルシリアルバス（USB）技術の画期的な進歩です。この最新版では、USB4 v2は最大80Gbpsというかつてない速度を実現し、従来の最大帯域幅の2倍を実現しています。この強化により、データ転送の高速化、ビデオ出力機能の向上、そして高性能デバイスへの堅牢な電力供給が実現します。USB4 v2は従来のUSB規格との下位互換性を維持しているため、接続デバイスから最高のパフォーマンスを求めるユーザーにとって、幅広い選択肢となります。 
USB4バージョン2は、超高精細ビデオ信号の伝送を可能にするDisplayPort 2.1を含む最新のディスプレイプロトコルのサポートを強化しました。これにより、ビデオ編集、ゲーム、マルチメディアプレゼンテーションなどのタスクで高品質のビデオ出力を必要とするユーザーに最適です。さらに、USB4バージョン2はデータプロトコルとディスプレイプロトコル間で帯域幅を動的に割り当てる機能を備えているため、要求の厳しいアプリケーションを処理する場合でも、接続されたデバイスに最適なパフォーマンスを保証します。
USB4 v2のもう一つの重要な特徴は、電力供給能力の向上です。最大240Wの電力供給をサポートするUSB4 v2は、ノートパソコンなどの電力消費量の多いデバイスを効率的に充電しながら、データとビデオを1本のケーブルで転送できます。そのため、パフォーマンスを犠牲にすることなく、合理化され効率的なセットアップを求めるユーザーにとって最適な選択肢となります。
最高のデータ転送性能と電力供給を求める方にとって、Cnctcable USB4 v2ケーブルはまさに画期的な製品です。USB-IF認証済みのこのケーブルは、驚異的な80Gbpsのデータ転送速度をサポートし、大容量ファイルや高帯域幅のコンテンツを迅速かつ効率的に処理できます。さらに、最大8K/120Hzまたは4K/480Hzのビデオ出力に対応しており、高解像度のビデオアプリケーションに最適です。
USB4ケーブルはどこで購入できますか?
USB4ケーブルが市場に登場し始めた今、信頼できる企業から高品質なケーブルを購入することが重要です。USB4の性能に関する情報は、様々なサイトで入手できます。Cnctcableは、40Gbpsのデータ転送速度と最大100WのUSB Power Deliveryに対応したケーブルを含む、幅広いUSB4ケーブルを提供しています。今後数ヶ月でUSB4規格がさらに拡張されるにつれて、Cnctcableは、よりハイエンドな80Gbps規格と最大240Wの充電電力に対応したケーブルを発売する予定です。
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