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» 2020年07月08日 22時00分 公開

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

Intelが「Thunderbolt 4」の仕様の詳細を発表した。Thunderbolt 3やUSB4の「スーパーセット」という位置づけで、PCI Expressのデータ伝送速度が向上し、機器のハブ状接続をサポートするなど機能改善が図られている。【訂正】

[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

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 3との関係 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)
USB4との関係 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。

伝送速度 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
シンプル 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。

ケーブル長 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
シンプルに 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。

4ポートOK 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……
ハブっぽくできる 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ドック 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。

DMA保護必須 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
まとめ 各種規格の機能まとめ

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