USB 4.0: cosa c'è da sapere sul nuovo standard

L’USB Implementers Forum (USB-IF), organismo che si occupa dello sviluppo e della gestione dei nuovi standard USB successivamente implementati poi dall’industria, ha pubblicato a settembre 2019 l’ultima revisione di USB4 (o USB 4.0): Annunciato USB 4: il nuovo standard permetterà di trasferire fino a 40 Gbps.
I primi dispositivi compatibili con il nuovo standard, che è foriero di diverse novità, arriveranno sul mercato nel corso del 2020: è interessante quindi valutare sin da ora quali innovazioni USB 4 introdurrà nei vari dispositivi rispetto agli attuali USB 3.0, USB 3.1 e USB 3.2.

Le principali novità di USB4 (o USB 4.0): si preannuncia nuova confusione

L’utilizzo dell’interfaccia Thunderbolt da parte dei produttori hardware è stata fino ad oggi soggetta alle royalty da versare a Intel-Apple, “il duo” che ha progettato e investito su questa tecnologia. Come spiegato nell’articolo Qual è la differenza tra USB-C e Thunderbolt 3, Thunderbolt 3 è al momento l’interfaccia più veloce “sulla piazza” permettendo di trasferire fino a 40 Gbps in entrambe le direzioni e offrendo una versatilità senza paragoni.

La tecnologia alla base di Thunderbolt 3 viene però adesso messa a disposizione di tutti (donata a USB-IF da parte di Intel), senza più richiedere la corresponsione di alcuna royalty. Finalmente, quindi, con USB4 si potranno trasferire dati fino a 40 Gbps anche se la compatibilità con Thunderbolt 3 sarà opzionale: vedremo quindi dispositivi che sono compatibili e altri che non lo sono affatto.
Per trasferire i dati fino a 40 Gbps con USB4, inoltre, bisognerà usare cavi appositi con diversi canali dati e video così da sommare la banda utilizzabile ed effettivamente impegnabile.

Non tutti i cavi saranno quindi compatibili: alcuni permetteranno di arrivare a 40 Gbps, altri a 20 Gbps, altri ancora a 10 Gbps. I 10 Gbps dovrebbero essere comunque il limite inferiore, pari a quello dello standard USB 3.1 Gen.2. L’aspetto negativo è che i cavi non mostreranno un logo universalmente approvato per indicare le performance ottenibili: bisognerà quindi controllare attentamente le specifiche tecniche.

Va detto, inoltre, che come già avviene per gli attuali standard USB, non tutti i dispositivi USB4 permetteranno comunque di raggiungere i 40 Gbps: il controller e la componentistica hardware influenzeranno significativamente le prestazioni.

Connettore USB Type-C: retrocompatibilità e ricarica rapida

Il connettore reversibile USB-C è ormai noto a tutti: USB4 utilizzerà tale connettore rendendo le cose, fortunatamente, molto più semplici sia per i produttori che per gli utenti finali.

Verrà inoltre assicurata retrocompatibilità con quasi tutti gli standard precedenti, inclusi USB 3.2, USB 3.0, USB 2.0 e Thunderbolt 3, anche se – come abbiamo detto in precedenza – l’adozione di quest’ultimo sarà considerata come opzionale. Non sarà più garantita compatibilità con USB 1.0, anche se è vero che questo standard è ormai estinto.

La buona notizia è che se già oggi alcuni dispositivi USB-C USB 3.2 supportano le specifiche USB Power Delivery per la ricarica rapida, tutti i cavi e i dispositivi USB4 dovranno obbligatoriamente adeguarsi a tali specifiche. Un grande vantaggio per gli utenti possessori di smartphone, tablet, notebook e convertibili 2-in-1 che potranno ricaricarne rapidamente le batterie con una potenza fino a 100W.

USB4 permetterà inoltre di collegare più dispositivi contemporaneamente alla stessa porta senza influire sulla potenza, la latenza o la velocità (ne abbiamo parlato nell’articolo USB: come capire quali dispositivi sono più veloci ed evitare rallentamenti con riferimento agli standard odierni).
Un esempio: se un monitor e un SSD esterno sono collegati alla stessa porta USB-C, nel caso in cui il monitor richieda 3 Gbps di larghezza di banda, il resto dei dispositivi sarà in grado di utilizzare tutta la restante banda disponibile.

USB4 differisce rispetto a Thunderbolt 3 per diversi aspetti: sebbene utilizzi ancora connettori USB-C e permetta agli host di trasferire segnali DisplayPort, il pass-through alternativo dei pacchetti PCIe è opzionale; inoltre, mentre con Thunderbolt 3 tanti dispositivi possono essere collegati in una lunga catena (daisy chain), con USB 4 si sarà sempre legati alla ben nota struttura ad albero che contraddistingue dalla notte dei tempi qualunque hub USB.

Il connettore USB-C, dicevamo, supporta un’ampia varietà di protocolli che consentono di collegare interfacce come HDMI, DisplayPort e persino la porta video analogica VGA. L’USB4 apporterà ulteriori miglioramenti su questo versante. Il consorzio VESA ha infatti recentemente annunciato DisplayPort Alt Mode 2.0 (DisplayPort Alt Mode 2.0: cos’è e come funziona. USB4 e risoluzione 16K), nuova interfaccia che permetterà di trasferire segnali video con risoluzione fino a 16K (e frequenza di aggiornamento pari a 60 Hz) usando proprio una connessione USB4 (si potranno usare fino a 77,4 Gbps di banda).

DisplayPort Alt Mode 2.0 supporterà anche monitor 8K e offrirà prestazioni migliorate per le applicazioni di realtà virtuale e aumentata. La specifica, ad esempio, dovrebbe essere in grado di consentire la gestione contemporanea di contenuti su 3 monitor con risoluzione 4K a 144 Hz e supporto HDR.

Considerato che USB4 è stato annunciato a settembre 2019, in molti ipotizzavano che i primi dispositivi compatibili potessero essere presentati entro metà 2020.
In realtà bisognerà aspettare il 2021 per vedere un’adesione dell’interfaccia USB4 da parte di un buon numero di produttori.

Entro fine 2020 dovrebbero debuttare i primi processori AMD basati su architettura Zen 3 che supporteranno anche USB4: AMD conferma che i primi prodotti basati su Zen 3 e RDNA 2 debutteranno entro fine 2020.

Attenzione alla confusionaria nomenclatura: come non perdere la bussola

Connessioni che offrono le prestazioni massime di USB 3.0 (5 Gbps) saranno denominate semplicemente “Gen 1”, i 10 Gbps dell’USB 3.1 “Gen 2”, i 20 Gbps di USB 3.2 “Gen 2×2” mentre i 40 Gbps di USB4 “Gen 3×2”.
Da notare che USB 3.0 e USB 3.1 Gen.1 sono esattamente la stessa cosa. Non solo. Quando si legge USB 3.2 Gen 1, ci si troverà sempre dinanzi a una connessione a 5 Gbps di tipo USB 3.0.

Nonostante le critiche ricevute, USB-IF ha preferito proseguire con la stessa confusionaria denominazione: il nostro suggerimento è quello di concentrarsi solo sulle sigle “Gen 1” (5 Gbps), “Gen 2” (10 Gbps), “Gen 2×2” (20 Gbps) e “Gen 3×2” (40 Gbps) per capire le velocità di trasferimento dati raggiungibili come valore massimo.

Va detto che, finalmente, i loghi presentati da USB-IF hanno senso e aiutano gli utenti a capire la velocità massima garantita dalla connessione in uso.

Come si vede, i loghi USB4 20 Gbps e USB4 40 Gbps consentono di comprendere a colpo d’occhio le potenzialità della connessione USB4 utilizzata.
I precedenti standard USB sono stati essi stessi parzialmente revisionati per ciò che riguarda le scelte grafiche. I portavoce di USB-IF hanno per esempio specificato che le connessioni USB SuperSpeed 5Gbps saranno semplicemente indicate con le voci 5Gbps o 5 per confermare la velocità massima ottenibile.

USB-IF ha inoltre confermato che denominazioni come SuperSpeed sono da considerarsi ormai obsolete. Tale termine rimarrà collegato a USB 3 e non verrà più usato come etichetta in USB4 e negli standard USB futuri.

E Thunderbolt 4? Sarà migliore rispetto a USB4?

Nel frattempo, Intel ha annunciato il prossimo arrivo di Thunderbolt 4 (insieme con i Tiger Lake che debutteranno entro fine 2020 e che supporteranno direttamente la nuova iterazione della tecnologia Thunderbolt).
Diversamente rispetto ai report iniziali, Thunderbolt 4 non raddoppierà la larghezza di banda massima offerta sia da Thunderbolt 3 che da USB4 ma resterà sui 40 Gbps.

Sembra quindi che Thunderbolt 4 possa concentrarsi sull’aggiunta di nuove funzionalità. D’altre parte, in occasione del CES 2020, Sarah Kane (Intel) dichiarò che Thunderbolt 4 “standardizzerà i requisiti sulla piattaforma PC e aggiungerà le ultime innovazioni” senza specificare quali possano essere.