Intelが「Thunderbolt 4」の詳細を発表 対応製品は2020年後半に登場

[井上翔，ITmedia]

　Intelは7月8日（米国太平洋夏時間）、新しいポートアーキテクチャ「Thunderbolt 4」の詳細を発表した。同社が間もなく発表するモバイル向けCPU「Tiger Lake」（開発コード名）を搭載するPCを含めて、対応製品は2020年後半に登場する。

【訂正：7月10日13時45分】Thunderbolt 4のユニバーサルケーブルに関して、Intelから追加の説明がありました。それに伴い、一部に加筆・修正を行いました

Thunderbolt 4の概要

　Thunderbolt 4は、現行アーキテクチャである「Thunderbolt 3」の完全上位互換アーキテクチャとなる。Thunderbolt 3や、その通信プロトコルを取り入れた「USB4」の要件を完全に満たしつつ、さらに高度な要件を盛り込んでいる。

Thunderbolt 4とThunderbolt 3の関係。Thunderbolt 4はThunderbolt 3のスーパーセットで、USB4の仕様を完全に満たす（Thunderbolt 3は、USB4と“互換性がある”にとどまる）

Thunderbolt 4とUSB4の関係。先述の通り、Thunderbolt 4はUSB4の仕様を完全に満たしており、同規格のスーパーセットでもある

映像出力：「4K×2」または「8K×1」対応を必須化

　Thunderbolt 3では、「4K（3840×2160ピクセル）映像を1画面」出力できるポートの搭載が必須となっている。Thunderbolt 4ではこの要件を引き上げ、「4K映像を2画面」または「8K（7680×4320ピクセル）映像を1画面」出力できるポートの搭載が必須となる。

入出力：PCI Express伝送を強化　薄型ノートではUSB PD対応が必須に

　PCに備えられるポートにおけるデータ伝送速度は、規格ごとに以下の通りとなっている。

• USB4：20Gbps（毎秒2.5GB）必須／40Gbps（毎秒8GB）オプション
• Thunderbolt 3：40Gbps
• Thunderbolt 4：40Gbps

　単純な速度だけを見ると、Thunderbolt 3とThunderbolt 4に違いはない。しかし、Thunderbolt 4ではPCI Express規格のデータ伝送速度が16Gbps（毎秒2GB）から32Gbps（毎秒4GB）に引き上げられる。この引き上げは「最大毎秒3000MBの（読み書きができる）ストレージのため」だという。

　Thunderbolt 4を搭載するPCでは、以下の要件も満たす必要がある。

• 「USB Power Delivery（USB PD）」による電源入力に対応する端子を少なくとも1つ備えること（最大消費電力が100W以下の薄型ノートPCに限る）
• Thunderbolt 4ドックからのスリープ解除をサポートすること（ドックに接続したキーボードやマウスからの操作を想定）

　Intelは「ユニバーサルな（電源入力できる）Thunderbolt 4ポートが1つあれば、そのポートに何でも接続できる」とアピールしている。

USB4では40Gbps伝送は「オプション」だが、Thunderbolt 3／4では40Gbps伝送が必須。Thunderbolt 4では、PCI Expressの伝送速度が倍に引き上げられている

最大消費電力が100W以下の薄型ノートPCでは、Thunderbolt 4端子のうち少なくとも1つはUSB PD対応としなければならない。USB PD対応のThunderbolt 4端子なら、最新のUSB4規格を含めて“何でもつなげる”USB Type-C端子として機能する

ケーブル：ユニバーサルケーブルは最長2mに

　Thunderbolt 3のケーブルには、「パッシブケーブル」と「アクティブケーブル」の2種類が存在する。

　パッシブケーブルは価格が手頃でUSB 3.x Type-Cケーブルとしても利用できるが、長くしすぎると伝送速度が下がるという課題がある。事実、パッシブケーブルの多くは長さ1m以下（80cmまで）となっている。

　一方で、アクティブケーブルはケーブル自体に信号増幅回路を仕込んであるため、1mを超えても伝送速度を維持できる。しかし、回路がある分高価でUSB 3.x Type-Cケーブルとして利用できないという問題がある。

　Thunderbolt 4では、新たに「ユニバーサルケーブル」という新たなケーブル種別が登場する。長さ80cmまでのユニバーサルケーブルは従来通りのパッシブケーブルで、USB 3.x Type-Cケーブルとしても使えるという特性に変わりはない。一方で、80cmを超えるユニバーサルケーブルは「新しいリドライブアーキテクチャを適用したアクティブケーブル」（Intel）で、Thunderbolt 3におけるアクティブケーブルとは異なりUSB 2.0以降のバージョンに準拠したUSB Type-Cケーブルとしても利用できるという。

　このことから、Intelでは「Thunderbolt 4のユニバーサルケーブルで全ての（USB Type-C）ケーブルを置き換えれば、ケーブル選びが迅速かつ楽になる」としている。なお、現時点におけるユニバーサルケーブルは最長2mとなるが、Intelは「さらに長いユニバーサルケーブルの実現を目指している」とのことで、将来的には5〜50m長のケーブルが登場する可能性もある。

Thunderbolt 4では、最長2mの「ユニバーサルケーブル」が定義された。さらに長くする計画もあるという

Thunderbolt 4のユニバーサルケーブルなら全てのUSB Type-Cケーブルを兼用できるため、ケーブル選びが迅速かつ楽になるとアピールしている

接続：デイジーチェーン接続に加えてハブ接続もサポート

　Thunderbolt 3に対応する周辺機器では、Thunderbolt 3端子を最大で2基搭載できる。この2基のポートを使って、Thunderbolt 3対応機器をデイジーチェーン接続（数珠つなぎ）することもできる（参考記事）。

　Thunderbolt 4では、周辺機器の端子数が最大4基にまで拡張された。これにより、従来からあるデイジーチェーン接続に加えてハブ接続（複数機器へのダウンストリーム接続）も使えるようになる。

　例えば、ドッキングステーションがThunderbolt 4端子を4基備えている場合、1基はアップストリーム（PC側への）接続に使い、残り3基をThunderbolt 4／Thunderbolt 3／USB4機器のダウンストリーム接続に利用できる。つなぎ方次第では、ケーブル回りをよりスッキリさせられるかもしれない。

Thunderbolt 4では、周辺機器の端子（ポート）数を最大4基とした。そのため……

デイジーチェーン接続に加えてハブ接続もサポートできるようになった

Thunderbolt 4対応ドッキングステーションの試作品。いずれも4基のThunderbolt 4端子を備えている

セキュリティ：Intel VT-dベースのDMAセキュリティが必須に

　Thunderbolt 3では、機器がDMA（ダイレクトメモリアクセス）を利用できるようになっている。そのため、機器の接続時に認証と暗号化処理を行っているが、これらを「突破」できてしまう物理的な脆弱（ぜいじゃく）性が発覚している（参考リンク）。

　その対策として、PCに搭載するThunderbolt 4端子には「Intel Virtualization Technology for Directed I/O（VT-d）」ベースのDMA保護機能の利用が必須となっている。

物理的な脆弱性対策として、Intel VT-dベースのDMA保護機能の利用が必須となった

各種規格の機能まとめ