استاندارد USB4 چیست؟ راهنمای کامل نسل جدید USB

مقدمه: USB4، نسل جدید اتصالات همه‌کاره

اگر چند سال اخیر لپ‌تاپ یا موبایل خریده باشی، احتمالا با پورت USB-C و عبارت‌های USB 3.2 یا Thunderbolt برخورد کرده‌ای. حالا نوبت استاندارد USB4 است؛ نسلی که قرار است یک کابل ساده USB-C را به اتوبانی برای داده، تصویر و برق تبدیل کند.

استاندارد USB4 روی همان کانکتور USB-C کار می‌کند و می‌تواند سرعتی تا ۴۰ گیگابیت بر ثانیه و در نسخه جدیدتر خود یعنی USB4 v2.0 تا ۸۰ و حتی ۱۲۰ گیگابیت بر ثانیه ارائه دهد. این یعنی از یک پورت می‌توانی هم‌زمان هارد اکسترنال فوق سریع، مانیتور 4K/8K و شارژ لپ‌تاپ را مدیریت کنی.

در این مقاله آموزشی در «دروس‌آموز»، به زبان ساده بررسی می‌کنیم استاندارد USB4 چیست، چه مزایایی دارد، چه تفاوتی با USB 3.x و Thunderbolt دارد و هنگام خرید دستگاه یا کابل USB4 باید به چه نکاتی توجه کنی.

اطلاعات کامل و مرجع اصلی این مقاله سایت USB-IF می باشد.

USB4 چیست و چگونه متولد شد؟

استاندارد USB4 در سال ۲۰۱۹ توسط گروه USB-IF معرفی شد. نکته مهم این است که:

• USB4 بر پایه فناوری Thunderbolt 3 طراحی شده؛

• فقط از کانکتور USB-C استفاده می‌کند؛

• با استانداردهای قبلی مثل USB 2.0 و USB 3.x سازگار است؛

• هدفش این است که یک بستر واحد برای داده، تصویر و برق فراهم کند.

به زبان ساده، اگر USB 2.0 و USB 3.x را نسل‌های قبلی بزرگراه USB بدانیم، استاندارد USB4 نسخه ارتقایافته و هوشمند همان بزرگراه است که خط‌های بیشتری برای ترافیک‌های مختلف دارد.

ویژگی‌های کلیدی استاندارد USB4

۱. سرعت انتقال داده در USB4

یکی از مهم‌ترین جذابیت‌های USB4، سرعت آن است. در نسل اول USB4 معمولا دو سطح سرعت داریم:

• ۲۰ گیگابیت بر ثانیه (20Gbps)

• ۴۰ گیگابیت بر ثانیه (40Gbps)

در نسخه جدیدتر USB4 v2.0 این سرعت‌ها پیشرفته‌تر شده‌اند:

• ۸۰ گیگابیت بر ثانیه متقارن (80Gbps)

• حالت خاص برای نمایشگرها با ۱۲۰ گیگابیت در یک جهت و ۴۰ گیگابیت در جهت دیگر

این سرعت‌ها تئوری هستند، اما در عمل هم اگر کنترلر و کابل ابزار حرفه‌ای باشند، می‌توانی روی SSDهای اکسترنال NVMe سرعت‌های چند گیگابایت بر ثانیه را تجربه کنی.

۲. تونل‌سازی پروتکل‌ها: چند کار هم‌زمان روی یک کابل

قلب معماری USB4 چیزی است که به آن Tunneling (تونل‌سازی) می‌گویند. یعنی USB4 می‌تواند چند نوع ترافیک مختلف را به‌صورت هم‌زمان روی یک کابل عبور دهد، مثل:

• ترافیک USB (برای فلش، هارد، موس، کیبورد و…)

• ترافیک PCI Express (PCIe) (برای SSDهای خیلی سریع، کارت گرافیک اکسترنال و…)

• ترافیک DisplayPort (برای انتقال تصویر مانیتور)

کنترلر USB4 به‌طور هوشمند پهنای باند را بین این پروتکل‌ها تقسیم می‌کند. مثلا:

• در حال کپی یک فایل حجیم روی SSD اکسترنالی → پهنای باند بیشتری به داده اختصاص می‌دهد؛

• در حال نمایش ویدئوی 4K روی مانیتور خارجی → پهنای باند بیشتری به تصویر می‌دهد.

این انعطاف‌پذیری، یکی از تفاوت‌های مهم استاندارد USB4 با نسل‌های قبلی USB 3.x است.

۳. پشتیبانی از تصویر و DisplayPort

در استاندارد USB4، پشتیبانی از تصویر تقریبا جزو هویت اصلی است:

• USB4 می‌تواند DisplayPort را تونل کند و

• از حالت Alt Mode روی USB-C برای اتصال مستقیم به مانیتور استفاده کند.

نتیجه؟
با یک پورت USB4 می‌توانی:

• یک یا چند مانیتور 4K

• و در برخی دستگاه‌ها حتی مانیتور 8K

را به لپ‌تاپ یا کامپیوترت متصل کنی؛ البته همه‌چیز به نسخه DisplayPort و قدرت گرافیک دستگاه هم بستگی دارد.

۴. تأمین توان و شارژ سریع با USB4

در بحث توان، استاندارد USB4 از USB Power Delivery (USB-PD) استفاده می‌کند. این یعنی:

• امکان شارژ دستگاه‌ها تا توان‌های بالا (مثلا ۱۰۰ وات و حتی ۲۴۰ وات در نسخه‌های جدید USB-PD)

• امکان استفاده از یک کابل برای هم‌زمان شارژ لپ‌تاپ، انتقال داده و خروجی تصویر

این دقیقا همان تجربه‌ای است که در بسیاری از لپ‌تاپ‌های مدرن با داک‌های USB-C/USB4 می‌بینی:
یک کابل به لپ‌تاپ وصل می‌کنی و هم‌زمان برق، اینترنت، موس، کیبورد و چند مانیتور وصل می‌شود.

مزایای استاندارد USB4 نسبت به USB 3.x

چرا USB4 این‌قدر سر و صدا کرده است؟ چند مزیت مهم آن عبارت‌اند از:

• 🔹 سرعت بالاتر:
  USB 3.2 حداکثر تا ۲۰ گیگابیت بر ثانیه می‌رسد، در حالی که USB4 از ۲۰ شروع شده و تا ۴۰ و ۸۰ گیگابیت بر ثانیه ادامه می‌دهد.

• 🔹 پشتیبانی هم‌زمان از داده و تصویر و PCIe:
  USB 3.x روی یک نوع ترافیک USB تمرکز داشت؛
  ولی استاندارد USB4 می‌تواند هم‌زمان داده، تصویر و PCIe را روی یک لینک مشترک مدیریت کند.

• 🔹 استفاده انحصاری از USB-C:
  USB4 فقط روی کانکتور USB-C عرضه می‌شود؛ یعنی خبری از USB-A در سطح USB4 نیست. این باعث استانداردسازی بیشتر و حذف شلوغی پورت‌ها می‌شود.

• 🔹 کاهش نیاز به کابل‌ها و آداپتورهای متعدد:
  یک کابل USB4 می‌تواند جای چند کابل HDMI، USB و حتی آداپتور برق را بگیرد.

مقایسه USB4 با Thunderbolt 3، 4 و 5

Thunderbolt چیست؟

Thunderbolt فناوری‌ای است که توسط اینتل توسعه داده شده و از ترکیب PCIe و DisplayPort روی یک کابل USB-C استفاده می‌کند. نسخه سوم Thunderbolt (Thunderbolt 3) پایه و الهام اصلی استاندارد USB4 بوده است.

شباهت‌ها و تفاوت‌ها

شباهت‌ها:

• هر دو از کانکتور USB-C استفاده می‌کنند.

• هر دو می‌توانند داده، تصویر و PCIe را روی یک کابل منتقل کنند.

• سرعت Thunderbolt 3 و USB4 نسل اول هر دو تا ۴۰ گیگابیت بر ثانیه می‌رسد.

تفاوت‌ها:

• Thunderbolt یک برند و فناوری تحت مدیریت اینتل است و برای استفاده از آن، سازنده باید گواهی و مجوز بگیرد.

• استاندارد USB4 بازتر است و الزام‌های سخت‌گیرانه Thunderbolt را ندارد.

• برخی پورت‌های USB4 با Thunderbolt 3 سازگارند، اما این موضوع برای همه دستگاه‌های USB4 تضمینی نیست.

Thunderbolt 4 و Thunderbolt 5 چطور؟

• Thunderbolt 4 همچنان حداکثر ۴۰ گیگابیت بر ثانیه سرعت دارد، اما حداقل‌های سخت‌گیرانه‌تری برای پشتیبانی از چند نمایشگر 4K و PCIe سریع تعریف می‌کند.

• Thunderbolt 5 نسل جدیدتر است و سرعت‌های ۸۰ و ۱۲۰ گیگابیت بر ثانیه ارائه می‌دهد؛ مشابه سطح سرعت USB4 v2.0، اما باز هم با استاندارد و گواهی خاص خودش.

در عمل چه کار کنیم؟

وقتی مشخصات یک لپ‌تاپ را می‌خوانی:

• اگر نوشته Thunderbolt 4/5، معمولا می‌توانی مطمئن باشی که پورت مورد نظر، قابلیت‌های پیشرفته نمایشگر و داده را دارد.

• اگر فقط نوشته USB4، بهتر است دقت کنی که:

  • سرعت پورت چند گیگابیت بر ثانیه است (۲۰، ۴۰ یا ۸۰)،

  • از Thunderbolt هم پشتیبانی می‌کند یا نه،

  • و چه مقدار توان شارژی از طریق USB-C ارائه می‌دهد.

نسخه‌ها و سرعت‌های مختلف USB4

برای این‌که با نام‌ها گیج نشوی، بهتر است USB4 را این‌گونه ببینی:

• USB4 – 20Gbps

• USB4 – 40Gbps

• USB4 v2.0 – 80Gbps / 120Gbps

بسیاری از سازندگان و حتی راهنمایی‌های رسمی پیشنهاد می‌کنند به‌جای اسم‌های پیچیده‌ای مثل Gen 2×2 یا Gen 4×2، روی بسته‌بندی و مشخصات از عبارت‌هایی مثل USB 40Gbps یا USB 80Gbps استفاده شود. وقتی داری خرید می‌کنی، تو هم دقیقا دنبال همین عددهای سرعت بگرد.

USB4 در دنیای واقعی: لپ‌تاپ‌ها، داک‌ها و کابل‌ها

امروز در سال ۲۰۲۵، استاندارد USB4 را تقریبا در همه لپ‌تاپ‌های میان‌رده و بالارده می‌بینی:

• لپ‌تاپ‌های جدید اینتل و AMD معمولا حداقل یک یا دو پورت USB-C با پشتیبانی از USB4 یا Thunderbolt دارند.

• مک‌بوک‌های جدید اپل هم ترکیبی از USB4 و Thunderbolt را روی پورت‌های USB-C خود ارائه می‌کنند.

• داک‌ها و هاب‌های حرفه‌ای USB4/Thunderbolt می‌توانند:

  • چند مانیتور،

  • شبکه LAN،

  • چند USB-A، کارت‌خوان، صدا

  • و شارژ لپ‌تاپ را فقط با یک کابل مدیریت کنند.

کابل‌ها هم در حال پیشرفت هستند؛ کابل‌های اکتیو USB4 امکان انتقال سرعت ۴۰ گیگابیت بر ثانیه را در طول‌های بالاتر و همراه با توان شارژی زیاد فراهم می‌کنند.

هنگام خرید دستگاه یا کابل USB4 به چه نکاتی توجه کنیم؟

1. فقط به عبارت USB-C اعتماد نکن!
   USB-C فقط شکل ظاهری کانکتور است. ممکن است یک پورت USB-C فقط USB 2.0 باشد.
   همیشه در مشخصات فنی دنبال عبارت‌هایی مثل USB4 40Gbps یا USB 3.2 Gen 2×2 بگرد.

2. سرعت را بررسی کن (۲۰، ۴۰ یا ۸۰ گیگابیت؟)
   اگر SSD اکسترنال پرسرعت یا کارت گرافیک اکسترنال می‌خواهی، به‌دنبال پورت و کابلی باش که حداقل ۴۰ گیگابیت بر ثانیه را پشتیبانی کند.

3. برای کار با چند مانیتور، به DisplayPort و Thunderbolt دقت کن
   اگر هدفت راه‌اندازی چند نمایشگر 4K است، در مشخصات بگرد و ببین:

   • پورت از DisplayPort 1.4 یا 2.x پشتیبانی می‌کند،

   • یا روی پورت عبارت Thunderbolt 3/4/5 درج شده است.

4. توان شارژی (Power Delivery) را چک کن
   روی مشخصات لپ‌تاپ یا شارژر معمولاً می‌نویسند:

   • USB-C با Power Delivery تا ۱۰۰ وات یا بیشتر.
     اگر می‌خواهی لپ‌تاپ را با همان کابل USB4 شارژ کنی، مطمئن شو توان پورت و شارژر کافی است.

5. کابل مناسب USB4 انتخاب کن
   همه کابل‌های USB-C برابر نیستند!

   • روی کابل‌های مناسب، معمولا عبارت‌هایی مثل 40Gbps، USB4 یا لوگوی Thunderbolt چاپ شده است.

   • برای کارهای حرفه‌ای، از کابل‌های بدون برند و خیلی ارزان استفاده نکن، چون ممکن است فقط سرعت USB 2.0 یا 5Gbps داشته باشند.

6. از لینک‌های معتبر برای اطلاعات فنی استفاده کن
   هنگام تحقیق بیشتر، می‌توانی به:

   • وب‌سایت رسمی USB-IF

   • و راهنمای شرکت‌های سازنده لپ‌تاپ و مادربرد
     مراجعه کنی تا مشخصات رسمی پورت‌ها را ببینی.

سوالات متداول درباره استاندارد USB4 (FAQ)

۱. استاندارد USB4 چیست؟

استاندارد USB4 نسل جدید USB است که روی کانکتور USB-C کار می‌کند و امکان انتقال داده، تصویر و برق را به‌صورت هم‌زمان و با سرعتی تا ۴۰ و حتی ۸۰ گیگابیت بر ثانیه فراهم می‌سازد.

۲. تفاوت USB4 با USB 3.2 چیست؟

USB 3.2 فقط روی انتقال داده تمرکز دارد و حداکثر تا ۲۰ گیگابیت بر ثانیه سرعت ارائه می‌دهد، در حالی که استاندارد USB4 علاوه‌بر سرعت بیشتر، می‌تواند پروتکل‌های مختلف مثل PCIe و DisplayPort را روی یک کابل تونل کند و برای نمایشگر و SSD اکسترنال حرفه‌ای مناسب‌تر است.

۳. آیا USB4 همان Thunderbolt است؟

خیر. USB4 بر اساس Thunderbolt 3 طراحی شده، اما Thunderbolt یک فناوری تحت برند اینتل با الزامات سخت‌گیرانه‌تر است. برخی پورت‌های USB4 از Thunderbolt پشتیبانی می‌کنند، اما این موضوع برای همه دستگاه‌ها صدق نمی‌کند.

۴. آیا برای استفاده از استاندارد USB4 حتما به کابل مخصوص نیاز دارم؟

برای استفاده از حداکثر سرعت و امکانات استاندارد USB4، بهتر است از کابل‌هایی استفاده کنی که روی آن‌ها USB4 یا ۴۰ گیگابیت بر ثانیه درج شده است. کابل‌های ارزان و ناشناس ممکن است سرعت بسیار کمتری داشته باشند.

۵. آیا USB4 با دستگاه‌های قدیمی سازگار است؟

بله، یکی از مزایای استاندارد USB4 این است که با دستگاه‌های USB 3.x و USB 2.0 سازگار است. فقط سرعت و امکانات، بر اساس ضعیف‌ترین استاندارد در زنجیره (دستگاه، کابل، پورت) محدود می‌شود.

جمع‌بندی: چرا استاندارد USB4 برای آینده مهم است؟

استاندارد USB4 فقط یک «USB سریع‌تر» نیست؛ بلکه یک بستر یکپارچه برای اتصال همه‌چیز با یک کابل است:

• سرعت‌های بالا برای SSDهای حرفه‌ای،

• پشتیبانی از چند نمایشگر 4K و حتی 8K،

• امکان شارژ سریع لپ‌تاپ و دیگر دستگاه‌ها،

• سازگاری با USBهای قدیمی و برخی قابلیت‌های Thunderbolt.

اگر قصد خرید لپ‌تاپ، مادربرد یا داک جدید داری، توجه به وجود پورت‌های USB4 با سرعت مناسب و توان شارژی کافی می‌تواند تجربه کاربری‌ات را در چند سال آینده کاملا متحول کند.