對(duì)于蘋果來(lái)說(shuō)2020年是一個(gè)不平凡的一年，首次在秋季召開了3場(chǎng)發(fā)布會(huì)，發(fā)布了一系列重磅的產(chǎn)品，常規(guī)升級(jí)的Apple Watch以及iPad、外觀大改的iphone 12系列，以及最重要的基于蘋果自研M1芯片的macBook Air、Pro、以及Mac mini，無(wú)論是對(duì)蘋果自己還是整個(gè)筆電行業(yè)來(lái)說(shuō)都是一次大震動(dòng)。
蘋果的一系列動(dòng)作也在踐行著蘋果的理念，打造產(chǎn)品生態(tài)，使用全套服務(wù)。蘋果自研芯片M1確實(shí)是大動(dòng)作，不過(guò)除了這個(gè)小編還關(guān)注到了一個(gè)不同的地方，在新款MacBook筆記本的介紹當(dāng)中已經(jīng)將接口的介紹變成了兩個(gè)雷靂/USB4端口。兩個(gè)USB4接口均支持充電、DP視頻傳輸、雷電3協(xié)議以及USB3.1 Gen 2。
USB4是什么？它出現(xiàn)在了蘋果最新款的Mac產(chǎn)品上是不是也代表了最新的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，今天就來(lái)聊聊傳輸標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史。
一、物理接口變遷史
USB接口是生活中最常見的接口之一，無(wú)論是充電還是數(shù)據(jù)傳輸。但無(wú)論是充電還是數(shù)據(jù)傳輸一個(gè)單純的USB-A接口也也分好多種類。USB全稱Universal Serial Bus，中文名稱通用串行總線，由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司于1994年底聯(lián)合提出。
USB接口使用范圍非常廣泛，被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，并擴(kuò)展至攝影器材、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域，也是目前最常見的接口類型之一。
目前常見的USB-A接口內(nèi)部白色底座，當(dāng)然也有其他配色的接口。從上圖中可以看出USB-A接口內(nèi)部有4個(gè)觸點(diǎn)，其中兩側(cè)的2個(gè)觸點(diǎn)稍長(zhǎng)一些，中間的2個(gè)觸點(diǎn)稍短一些。這是因?yàn)閮蓚?cè)較長(zhǎng)的觸點(diǎn)負(fù)責(zé)電力連接，中間的兩個(gè)稍短的觸點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通訊。所以原則上在拔掉線材時(shí)先斷開數(shù)據(jù)傳輸再斷電，可以防止數(shù)據(jù)損壞。內(nèi)部帶有4個(gè)針腳USB-A接口也是使用范圍最廣，使用時(shí)間最長(zhǎng)的接口之一。直到2020年的現(xiàn)在依舊有很多設(shè)備在使用。
后來(lái)USB-IF和Intel等大公司推動(dòng)USB-A接口的發(fā)展，一種新的接口類型出現(xiàn)了。整個(gè)接口的大小不變，只不過(guò)內(nèi)部的觸點(diǎn)數(shù)量由此前的4個(gè)增加到了9個(gè)，并且USB-A接口的性能也大幅度增強(qiáng)。
USB-A接口發(fā)展較早，加上有很多科技巨頭主推，所以得以快速的普及。但USB-A接口也不是很完美的，接口體積較大，并且不支持盲插，所以相信有很多用戶在使用的時(shí)候需要嘗試2次甚至3次才可以成功連接。
USB-C的出現(xiàn)徹底改變了這一局面，USB-C全稱USB Type-C，也叫Type-C。是一種新型的物理接口類型，其規(guī)范由USB標(biāo)準(zhǔn)化組織USB-IF發(fā)布。相較于USB-A來(lái)說(shuō)，USB-C有著體積小、支持盲插等特點(diǎn)，徹底解決了’USB永遠(yuǎn)插不準(zhǔn)‘的世紀(jì)難題。
正因?yàn)槿绱耸沟肬SB-C得以在很多設(shè)備上使用，在2020年的今天USB-C接口已經(jīng)非常普及，但USB-C真正第一次出現(xiàn)在大眾的眼前是在2015年，首款USB-C手機(jī)樂(lè)視超級(jí)手機(jī)1、首款USB-C筆記本New Macbook、首款平板Nokia N1、首款USB-C充電器Apple 29W、首款USB-C充電寶羽博YB-CP1，這些先行者為日后USB-C接口迅速普及做出了推動(dòng)作用。
相較于USB-A，USB-C除了物理接口體積更小，支持盲插等特點(diǎn)外，內(nèi)部可以容納更多的針腳也是USB-C的特點(diǎn)之一。由于單個(gè)針腳的體積更小，所以在USB-C接頭內(nèi)部最多可以容納24個(gè)針腳，也就是常說(shuō)的滿pin的針腳。
針腳數(shù)量越多也就代表著可以實(shí)現(xiàn)更多的功能特性，至于都有哪些功能特性，這個(gè)我們會(huì)在后面提及。但從2020年推出的設(shè)備與接口的更新迭代來(lái)看，USB-C大有取代USB-A成為新一代大眾普及的接口類型。
二、充電功率的提升
由于USB1.0和1.1過(guò)于老舊，這里就直接略過(guò)，直接從USB2.0開始聊起。USB2.0是以USB-A物理接口類型存在的，上面也提到了最初的USB-A接口內(nèi)部只有4個(gè)觸點(diǎn)用于傳輸電力和數(shù)據(jù)，當(dāng)然，最大輸出電流也僅有5V 500mA。
到了USB3.0階段，USB-A內(nèi)部的針腳就從4個(gè)增加到了9個(gè)，同時(shí)充電性能也有所增強(qiáng)，支持最大5V 900mA的充電，雖然有所增強(qiáng)，但在現(xiàn)在看來(lái)肯定是不夠看的。這也就是為什么將數(shù)據(jù)線插在筆記本或者臺(tái)式機(jī)箱的USB-A接口充電慢的原因，因?yàn)殡娏餍。瑑H僅處于能充電的程度。
常規(guī)的USB-A接口支持的充電不高（魔改USB-A暫且不談），這時(shí)候USB-C和PD出現(xiàn)了。USB-C的出現(xiàn)使得充電變的不同，最高可以支持20V5A 100W的功率傳輸，USB-C的出現(xiàn)瞬間就讓充電功率有了質(zhì)的提升。
三、USB接口傳輸速率的提升
前面已經(jīng)講了一些常見的接口類型，USB-A到USB-C算是一個(gè)大的接口迭代。而每個(gè)物理接口還會(huì)因?yàn)閮?nèi)部針腳的不同而存在著不同的功能特性，下面就來(lái)講一下基于這些物理接口所支持的傳輸速度的不同。
USB2.0是最常見的傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)，但有2.0有沒(méi)有1.0呢？這個(gè)是有的，只不過(guò)由于時(shí)間太過(guò)久遠(yuǎn)與傳輸都太慢而逐漸被遺忘。最初的USB1.0推出于1996年，但傳輸速度只有1.5M/s。1998年升級(jí)為USB1.1，速度也提升到了12M/s，現(xiàn)在USB1.0和1.1已經(jīng)很少見了。
USB2.0規(guī)范是由USB1.1規(guī)范演變而來(lái)的，于2000年推出。USB2.0將傳輸速度提升到了480Mbps，也就是60MB/s，被稱之為HighSpeed，這一協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)存在時(shí)間最長(zhǎng)，到2020年今天依舊有大部分USB-A接口在使用著USB2.0的標(biāo)準(zhǔn)。
這里需要提醒大家，上面的USB1.0、USB1.1、USB2.0的命名規(guī)范還算正常，對(duì)應(yīng)的傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)也很好理解。從USB3.0開始，傳輸速度變快，命名規(guī)則也變得更多了。
2008年，USB 3.0由英特爾、惠普、NEC、NXP半導(dǎo)體以及德州儀器（Texas Instruments）等公司共同開發(fā)，由USB-IF于2008年11月份推出。USB3.0的發(fā)布將傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)從480Mbps提升到了5Gbps，也就是625MB/s，傳輸速度變快了，命名也被更新了，新的USB3.0傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)被稱之為SuperSpeed。
不過(guò)后面USB3.0的命名被USB-IF改了2次，第一次將USB3.0改為USB3.1 Gen 1，第二次將USB3.1 Gen 1改為了USB 3.2 Gen 1。按照USB-IF的說(shuō)法是為了統(tǒng)一命名規(guī)范，可是改到最后用戶也無(wú)法準(zhǔn)確的分辨出哪個(gè)是USB3.0標(biāo)準(zhǔn)了。雖然被改了2次名字，不過(guò)傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)依舊為5Gbps，這一點(diǎn)倒是沒(méi)變。
2013年，USB3.1發(fā)布，將數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)從5Gbps上升到10Gbps，也就是1250MB/s，整整翻了一倍，而這一標(biāo)準(zhǔn)也被稱之為SuperSpeed+。不過(guò)，后面USB-IF將USB3.1陸續(xù)更名為USB3.1 Gen2和USB 3.2 Gen2，雖然名字變了兩次，不過(guò)傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)還是10Gbps，也就是USB3.1的傳輸速度。
2017年，USB3.2發(fā)布，將傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)從USB3.1的10Gbps再度提升，而且依舊是翻倍的提升，最高可達(dá)20Gbps，也就是2500MB/s。嗯，是的，USB-IF又來(lái)改名了，不過(guò)這次只改動(dòng)了一次，也就是USB3.2 Gen2x2。還是那句話，雖然命名改動(dòng)了，但傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)還是20Gbps，還是USB3.2。
四、另辟蹊徑的蘋果與雷電接口
相較于USB協(xié)議的發(fā)展，雷電接口的發(fā)展要簡(jiǎn)單許多。這里就還需要提到蘋果了，從1976年4月蘋果成立，到1976年Apple I到1998年第一臺(tái)iMac發(fā)布再到2007年初代iPhone的發(fā)布，蘋果一系列的動(dòng)作都說(shuō)明了蘋果在很多時(shí)候都沒(méi)有隨波逐流，而是自己站出來(lái)引領(lǐng)潮流。之所以在介紹雷電接口的時(shí)候提到蘋果是因?yàn)樘O果就是雷電接口的締造者之一。
雷電接口即Thunderbolt，這個(gè)字眼相信在蘋果官網(wǎng)瀏覽Mac電腦的時(shí)候經(jīng)常看到。2011年，英特爾與蘋果合作開發(fā)的、技術(shù)代號(hào)為“Light Peak”的Thunderbolt正式公布。而且雷電接口融合了PCIE和DisplayPort兩種通信協(xié)議，所以在全功能TYPE-C之前，雷電接口是罕見同時(shí)支持高速數(shù)據(jù)傳輸和視頻/音頻傳輸?shù)亩喙δ芙涌冢赐瑫r(shí)具備USB和DP或HDMI/DVI/VGA轉(zhuǎn)接輸入/輸出功能。且因其帶寬達(dá)到10Gbps（雷電2為20Gbps），可以說(shuō)是非常先進(jìn)的接口擴(kuò)展技術(shù)，而如此優(yōu)秀的性能也注定讓雷電接口會(huì)引領(lǐng)潮流。
在雷電1和雷電2時(shí)期，基本是以Mini DP的物理接口搭載于蘋果MacBook筆記本電腦上面。而且接口邊帶有一個(gè)帶著箭頭的閃電。但當(dāng)時(shí)由于雷電接口相關(guān)設(shè)備稀有，即便有所搭載也都是在高端設(shè)備上，而且由于蘋果MacBook筆記本電腦的售價(jià)一直很高的原因，導(dǎo)致其知名度在大眾用戶群體中一直不高，也很少被用戶所主動(dòng)關(guān)注。
雷電接口逐漸被用戶所熟知是在雷電3階段，這是因?yàn)槔纂?也采用了通用度更高的USB-C物理接口。但當(dāng)時(shí)由于雷電3還沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)到多人了解的情況，所以很多用戶將USB-C和雷電3聯(lián)系在了一起，傻傻分不清楚。其實(shí)很好理解，雷電3的物理接口一定是USB-C，但物理接口是USB-C的不一定支持雷電3。
雷電3是目前功能最全的協(xié)議，無(wú)論是傳輸速度、視頻拓展還是充電都是目前性能頂級(jí)的接口協(xié)議。但搭載雷電3的USB-C接口大部分都出現(xiàn)了諸多高端設(shè)備上，比如蘋果MacBook筆記本或iMac等設(shè)備。而且雷電接口支持PCIE通信協(xié)議，所以雷電3接口還可以直接連接外置顯卡。
按道理來(lái)說(shuō)一個(gè)接口支持的功能越多，性能越強(qiáng)大，應(yīng)該會(huì)有很多人喜歡用的。但事實(shí)并不是如此，為什么很多人用不了，一大部分原因是因?yàn)橘F，價(jià)格問(wèn)題導(dǎo)致很多廠商與用戶望而止步。這是因?yàn)槔纂?接口標(biāo)準(zhǔn)的專利掌握在英特爾手中，所以如果有廠商想使用雷電3接口標(biāo)準(zhǔn)的話就需要向英特爾繳納高昂的授權(quán)費(fèi)用。這還沒(méi)完，雷電3接口需要獨(dú)立的控制芯片，所以如果有廠商想要使用雷電3接口標(biāo)準(zhǔn)的話就需要在芯片上付出成本和繳納授權(quán)費(fèi)
（這就是配備雷電3接口和的設(shè)備以及雷電3線材售價(jià)很貴的原因）。
那有沒(méi)有可能改變這一局面呢？還真有，USB-IF組織在2019年9月份推出了USB4規(guī)范，USB4的推出徹底改變了雷電3接口標(biāo)準(zhǔn)的巨額成本問(wèn)題。
五、大一統(tǒng)的USB4/雷電3
2019年9月份，USB-IF組織推出了USB4規(guī)范，USB 4整合Thunderbolt3的先進(jìn)技術(shù)，直接具備了超大帶寬的數(shù)據(jù)傳輸能力，支持和雷電3同等的視頻拓展能力，具備充電功能。可以說(shuō)，一枚全功能的USB 4接口是目前功能最全、體積最小、速度最快的物理接口。并且向下兼容USB 3.2、3.1、3.0、2.0，兼容雷電3。
為什么把雷電3和USB4放在一個(gè)小標(biāo)題里？2019年3月份，英特爾宣布向USB-IF開放Thunderbolt協(xié)議，USB4具備了雷電3的所有功能特性，并且免費(fèi)向大眾開放。以后眾多廠商可以使用USB4接口標(biāo)準(zhǔn)獲得雷電3的高性能標(biāo)準(zhǔn)，這樣做勢(shì)必會(huì)讓雷電3進(jìn)一步的普及，加速高性能接口標(biāo)準(zhǔn)的落地。
六、一個(gè)接口走天下
一臺(tái)筆記本所配備的接口需要承擔(dān)充電、數(shù)據(jù)傳輸以及視頻拓展等任務(wù)，而可以將以上任務(wù)全部包攬并且還可以獲得更好的性能，目前來(lái)看只有搭載USB4規(guī)范的USB-C接口了。100W大功率的充電、40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度以及支持拓展5K分辨率的顯示器也使得其成為了目前功能最強(qiáng)大的接口。
2015年首款搭載USB-C接口的New MacBook，2016年首款搭載雷電3的MacBook Pro，再到2020年搭載自研M1芯片并且配備USB4接口的MacBook系列筆記本。蘋果一直走在推廣雷電3/USB4的前沿。相信此次USB4的推出會(huì)讓雷電3的性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步得到普及，會(huì)有越來(lái)越多的用戶使用上雷電3的性能標(biāo)準(zhǔn)。
文章的結(jié)尾就用一張圖看懂USB和雷電接口標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史吧，由于最開始的USB1.0和USB1.1太過(guò)老舊所以沒(méi)有統(tǒng)計(jì)在里面。從早期的USB2.0到最新的USB4、從雷電接口到雷電3接口。之所以在表格中將USB4放在最后面是因?yàn)閁SB4的出現(xiàn)頗有統(tǒng)一接口規(guī)范的趨勢(shì)，可以加速雷電3的普及，讓更多的用戶可以使用USB4的高性能標(biāo)準(zhǔn)。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
從USB1.0到USB4，USB協(xié)議規(guī)范已經(jīng)走過(guò)了近24年，傳輸標(biāo)準(zhǔn)從1.5Mbps到現(xiàn)在的40Gbps，充電從最開始的5V500mA到現(xiàn)在的20V5A。USB協(xié)議規(guī)范也在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在的充電以及傳輸速度已經(jīng)是最開始的27000多倍了，我們?cè)谝娮CUSB協(xié)議規(guī)范發(fā)展的同時(shí)也在享受著它帶來(lái)的便利。
而蘋果在協(xié)議規(guī)范的領(lǐng)域一開始就沒(méi)打算走USB協(xié)議規(guī)范的路，于是和英特爾研發(fā)出了雷電標(biāo)準(zhǔn)，并且從誕生開始就遙遙領(lǐng)先。雖然領(lǐng)先但由于硬件以及成本等關(guān)系導(dǎo)致雷電一直無(wú)法普及大眾，只有在蘋果MacBook筆記本等高端機(jī)型當(dāng)中才看得到。
2019年，USB-IF推出USB4協(xié)議規(guī)范，USB4的推出徹底改變了雷電3無(wú)法普及的局面。相信以后USB4會(huì)大面積普及，廠商無(wú)需再支付高額的授權(quán)費(fèi)用就可以生產(chǎn)制造帶有USB4協(xié)議規(guī)范的產(chǎn)品配件以及硬件產(chǎn)品，而雷電3的性能標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)伴隨著USB4的普及而受用于大眾。隨著制造成本的降低，雷電產(chǎn)品的售價(jià)也會(huì)走低。這樣就會(huì)加速USB4的普及，讓雷電3的性能標(biāo)準(zhǔn)快充落地，讓越來(lái)越多的用戶享受到高性能帶來(lái)不一樣的使用體驗(yàn)。
USB-C接口已經(jīng)普及，兼容雷電3的USB4協(xié)議規(guī)范也會(huì)大面積普及。以后用戶進(jìn)行充電、數(shù)據(jù)傳輸以及視頻拓展統(tǒng)統(tǒng)只需要一條USB4線纜即可搞定。并且高達(dá)100W的充電功率、40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度以及5K的視頻拓展會(huì)讓用戶更進(jìn)一步體會(huì)到便利。
