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USB-C 、 Thunderbolt 3（USB4）、Thunderbolt 4 の違い まとめ

2018年11月14日

完全版を表示する

USB-C（USB Type C）のポートを持つ機器が増えてきました。

スマホ、Nintendo Switch、iPad Proで、USB-Cが採用されたことで、USB-Cの規格が主流になりました。

実は、AppleのMacもUSB-CポートをThunderbolt 3の通信ポートとして使っています。

USB-Cケーブルは両端がプラグ

そんな「USB-C」と「Thunderbolt 3」「Thunderbolt 4」について、簡単にまとめました。

PS5につなぐ USBのストレージ（爆速SSD）の話は、「PS5の外付けSSDの選び方とおすすめ3つ」にまとめました。

S爺
USB公式ページではありません。
私のブログ記事内で、「USB4 って何？」など用語の解説をリンクで参照するものです。
なお、文中のリンクは用語解説です。アフィリエイト広告ではありません。

USB-C と Thunderbolt 3（Thunderbolt 4） って何？　どう違うの？

  • USB-Cは、USB Type Cのことで、USBの最新規格で、超高速通信と100Wまでの電気も通せる
  • Thunderbolt 3は、USB-Cの（上位）互換性関係にあり、USBの2倍、4倍の超々高速通信ができる
  • 2019年3月、IntelがThunderbolt 3のプロトコル使用をUSB協会（USB Promoter Group）に提供し、USB4となる
  • 2020年、Thunderbolt 4 規格 発表

USBｰC（USB Type C）

USBって何？

USBは、Universal Serial Bus（ユニバーサルシリアルバス）といって、パソコンと周辺機器をつなぐデータ通信の規格と接続ケーブルやコネクタです。

1996年に作られました。（usbc）

1998年に発売された初代iMac（ブラウン管の青い透けたMac）にUSB 1.0 が使われて、一般的に広まりました。

2013年には、USB3.1がでて、さらに、2017年にUSB3.2に拡張。

  • USB 3.1 Gen 1（第1世代）：USB3.0、5Gbpsの通信速度、1mまで
  • USB 3.1 Gen 2（第2世代）：10Gbpsの通信速度、1mまで
  • USB 3.2 Gen 1：10Gbps、ケーブルが2mに
  • USB 3.2 Gen 2：20Gbps、ケーブル 2m

次々と新規格がでて分かりにくくなったUSBは、ロゴを一新し、転送速度が一目で分かるようになりました。

正しい（詳しい、最新の）USBの規格については、↓でリリースされるUSB仕様書を参考にしてください。

Front Page | USB-IF

www.usb.org

USB-C って何？

USB-C（USB Type C）は、コネクタ（プラグ）の形状の一つです。

いままでの、A、B、miniB、microBのコネクタ（プラグ）の形と違って、Type Cには向きがありません。便利になりました。

USB-Cのピンは、24ピンとたくさんの線が使えます。

詳しくは、ウィキペディア（USB規格が複雑なので まちがえている）で

USB Type-C - Wikipedia

ja.wikipedia.org

  • 電源・バス電源：4ペア
  • データ通信 ：2ペア
  • 超高速通信：4ペア
  • コネクタやケーブルの向き・サイドバンド：２ペア

Power Delivery（USB PD）

USBで供給できる電源（USB給電）の規格です。USBバスパワーとも言います。（usbpd）

最初のUSB 1.0 は、キーボードやマウスの接続を想定していたので、5V / 0.5A（2.5W）でした。

その後、いろんなデバイスをつなぎたいがために、コロコロと規格を変えて進化しています。

USB 3.0における Power Delivery 3.0では、最大で

  • 5V / 3.0A　→ 15W
  • 9V / 3.0A　→ 27W
  • 15V / 3.0A　→ 45W
  • 20V / 3.0A（5.0A） → 60W（100W）

の電流を供給できるようになっています。

オルタネートモード（Alternative Mode）

USBの信号線を他のプロトコル（データ通信規格）を使うのをAlternative Mode（オルタネートモード）と言います。

  • DisplayPort：デジタルディスプレイをつなぐ規格
  • MHL：スマホ、タブレットの映像、音声伝送規格
  • Thunderbolt 3：主にAppleのMacで使われている
  • HDMI：音声、映像の伝送規格
  • VirtualLink：VRヘッドセットの接続規格

などが、USBのオルタネートモードに対応しています。

つまり、

つなぐことが、対応したUSBケーブルでできます。

Thunderbolt 3（USB4）

Thunderbolt（サンダーボルト）は、インテルとAppleが共同開発した超高速データ転送技術（シリアル通信）です。（tb3）

iMacのThunderbolt 3（USB-C）のポート
  • Thunderboltの元は、FireWire（IEEE1394）という高速シリアルバス通信でデイジーチェーン（数珠つなぎ）をサポート
  • Thunderbolt は、2011年のMacBook Proから搭載、Mini DisplayPortと兼用
  • Thunderbolt 2 は、2013年に登場。20Gbpsの転送速度に
  • Thunderbolt 3は、2015年に登場。40Gbpsの転送速度に、USB-Cポートと兼用
  • 2019年3月、IntelがThunderbolt 3をUSB Promoter Groupに提供し、USB4™ に

デイジーチェーン

数珠つなぎのこと。

Apple Computer社のMacintoshのインターフェイスは、

  • SCSI（スカジー）：HDD、プリンター、CDドライブ
  • ADB（エディービー）：キーボード、マウス、トラックボール

のどちらも、デイジーチェーンだった。

Thunderbolt 3 （USB4 ）の特徴

ウィキペディアからの抜粋。

  • 2015年
  • 通信プロトコル
    • PCI-Express 3.0
    • DisplayPort 1.2
    • DisplayPort 2.0 ← New
    • USB3.1 Gen 2
    • USB3.2 Gen 2　2レーン
  • レーン：全二重1レーン
  • 最大転送速度
    • Thunderbolt：40 / 20 Gbps
    • USBｰC：10Gbps × 2 （1レーン）
  • 供給電力：15W、10W（5V / 2A）〜 100W（20V / 5A）
  • 最大ケーブル長：2m
    • 光ファイバー　60m
    • USB4™：0.8m

2020年11月以降、AppleのMacは、Intelベースのチップセットから、独自のARMベースのSoC（Apple M Chip）になりました。

M1 ChipのMacの仕様は、Thunderbolt 3までのサポートで、データ通信帯域がIntel版Macと比べて劣っていて試作品状態です。

S爺
Thunderbolt 4については、2021年発売のiPad ProやiMacから対応です。
8K対応に性能が若干アップしただけ。

USB4、DisplayPort Alternate Mode 2.0

2021年頃に製品が出る予定。8Kや16Kの映像表示のためのビデオケーブル。

DisplayPort Alternate Mode 2.0（DisplayPort Alt Mode 2.0）の上位互換規格

  • 1レーン、19.34Gbps、4レーン：77.37Gbps、最大80Gbps
  • USBデータずつ、40Gbpsのデータ通信
    • 8K（7680×4320）/ 60fps、カラー30bpp、4:4:4
    • 16K（15360×8460）/ 60Hz　、カラー30bpp、444 HDR（圧縮）

USB4 PD（USB PD Extended Power Range・EPR）

2021年5月、PowerDeliveryの上限を20V→48Vにあげる。20V / 5A、100W → 48V / 5A、240Wに。

ケーブルや配線をまちがえると、火を噴くレベルに。

Thunderbolt 3とUSBｰCケーブルの違い

似て非なる物です。

USB4（Thunderbolt 3）ケーブルとUSB-C充電ケーブルは別物なので間違えないようにしましょう。

見た目が同じで、さまざまな仕様のあるUSB-Cケーブルとプラグを調べるテスターがあります。

USB CABLE CHECKER 2（USB ケーブルチェッカー2）レビュー。つなぎ方、使い方を徹底詳細解説。

ガジェットを買うと、付いてくるUSBのケーブルや変換プラグが、机の引き出しに貯まってきますよね。 USBケーブルや変換ケーブル/プラグが、 データ通信もできるのか？ USBの給電だけ、バスパワーだけな ...

高速なデータ通信 40Gbpsを安定してだせるケーブルの長さに限界があり、0.8m以下になります。

Thunderbolt 2（mini DisplayPort）のように2mの（アクティブ）ケーブルがないので不便です。

S爺
データの信号電流の増幅とエラー補正をするICチップをコネクタ内に内蔵した 2mのThunderbolt 3 Proケーブル（アクティブケーブル）は、2万円しますｗ

Thunderbolt 3（USB4） ケーブル

  • eGPUユニット
  • RAIDストレージ
  • Thunderbolt 3接続のディスプレイ
  • Thunderbolt 3のドックステーション

これらのものは、付属のThunderbolt 3ケーブルか、Apple ストアで売られている純正のThunderbolt 3 ケーブルをつなぎます。

S爺
USB-Cのコネクタ（プラグ）の中にデータ転送のためのチップが入っているので高いんです。
Thunderbolt 3（USB-C）ケーブル（0.8 m）￥4,950 (税込)
  • 最大40Gbpsのデータ転送
  • USB 3.1 Gen 2による最大10Gbpsのデータ転送
  • DisplayPortビデオ出力（HBR3）
  • Thunderbolt 3またはUSB-C対応デバイスとディスプレイに接続
  • 最大100Wの充電ができるPower Delivery機能
  • ほかのケーブルと見分けやすいようにThunderboltのロゴ入り
  • 最大6台のThunderbolt 3対応デバイスを連結接続（デイジーチェーン）

非常に高価です。だからこそ偽物が多いので、Appleストアから純正品を買うことをおすすめします。

S爺
eGPUユニット、RAIDストレージ、ドックステーションなど高価なものには、Thunderbolt 3 ケーブルが1本付いていることがありますので購入の際には確認してください。

USB-Cの充電ケーブルと間違えないように区別して大切に扱いましょう。価格が全然違います。

WAVLink ブランドの50cmのケーブルです。

WAVLink Thunderbolt 3 50cmケーブル

USB-Cコネクタ部に、Thunderbolt アイコンと3の文字がついて、他のケーブルと区別できます。

USB CABLE CHECKER2で、みると、Emarkerもついて、すべての結線がある、フルスペックであることがわかります。

Anker Thunderbolt 3 ケーブル 0.7m　2500円

Ankerも、Apple純正の半額で販売しています。

Thunderbolt 3接続のHDMIキャプチャデバイスやeGPUとの接続もOKでした。

Thunderbolt 3 - Thunderbolt 2アダプタ　5280円税込
Thunderbolt3-Thunderbolt2アダプタ

いままで使っていた Thunderbolt 1と2の接続機器につなぐためのアダプターです。5千円超の高いものですが、Apple純正しかありません。

Intel Mac専用です。M1 MacのThunderbolt 4（USB-C）端子につないでも、まったく認識しません。

Amazonのアップルストアで TB3→TB2ケーブル を見る

USB-C ケーブル

ピンキリです。

  • USB-Cのフルスペックのものは、短く高価
  • USB-C 充電ケーブルは長くて安価
  • USB-C ｰ USBプラグ
  • USB-C ｰ Lightning ケーブル
  • USBｰC ｰ HDMIケーブル
  • USB-C ｰ DisplayPortケーブル

などいろいろあります。

USB-C ｰ HDMIケーブル
USB-C-HDMIケーブル

Thunderbolt 3（USB-C）がついているマザーボード（Windows ）やMacに、HDMI変換ケーブルをつかって、UHD（4K）ディスプレイに繋げられます。内蔵グラフィックスを使います。

S爺
もちろん双方向ではなく、USB-Cがパソコン側、HDMIがディスプレイの入力端子につなぐ一方方向になります。
USB-A - USB-Cケーブル

主にスマホやタブレットの充電用として使われます。Nintendo Switch（携帯ゲーム機）の充電用ケーブルとしても使います。

Nintendo Switchの充電につかえるUSB-Cケーブルのおすすめを紹介。

Nintendo Switchで使えるUSB-Cケーブルをいくつか買ったので、実際に使えるかどうかをテストして紹介します。 Nintendo Switchを車で充電できるアダプターは、こちら Nint ...

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充電以外にも、USB2.0程度の通信ができるタイプと、USB3.0の通信ができるすこし高いケーブルがあります。

USB2.0-USB-Cケーブル
通信もできるが、USB3.0は保証されない

データ通信は、USB2.0で、スマホやタブレット、外付けHDDなどの超高速なデータ通信が必要のないデバイスにつないで使います。

USB3.0-USB-Cケーブル
USB-A 3.0 - USB-Cケーブル

これは、キャプチャーデバイスのGV-HUVCについていたUSB 3.0 - USB-Cケーブルです。USB3.0のポートがあるパソコンへ高速なデータ通信を安定して送る時に使います。

トランジスタ技術 2020年2月号 USBの特集

USBに関する技術的情報を入門用にやさしくまとめてあります。

トランジスタ技術 2020年2月号 特集「世界規格 新USB Type-C 攻略DVD」トラ技エンジニア手帳付き

2020年2月号は、USB Type-C です。 DVD：全400分超! USBワークショップ「実演セミナー」 別冊付録：トランジスタ技術エンジニア手帳 2020 今月の特集 USB規格も、Type- ...

Thunderbolt™ 4

Intelが、2020年7月8日発表。

  • Intelのチップセット：Tiger Lake（第11世代）に搭載
  • Intel 8000シリーズ
  • 2021年 AppleのiMac、iPad Proから搭載
  • 形状ともに、USB4と同じ
  • 40Gbps
  • PCI-Eのデータ通信が、16 → 32Gbps
  • ケーブル長が2mの制限から、5m以上の延長可能に
  • Thunderbolt ハブで 4分岐のカスケード接続も可能に
  • DMA（Direct Memory Access）のセキュリティ「VT-d」

Thunderbolt 4の転送速度

40GHz（40Gbps）超のデジタルデータ通信は、物理的に限界に達しています。

PCI-Express（パソコンの内部バス）の転送速度は、16Gbpsの2倍の32Gbpsまで出せるようになり、4K の倍、8Kの転送もできるようになりました。ギリギリです。

アクティブケーブルの改良で 40Gbpsを5m以上に延長可能に？

ケーブルを長くすると通信データの信号が弱まったり、ノイズでデータのエラーが起きたりして伝わらなくなります。

単純なコントローラICチップと銅線のケーブル（パッシブケーブル）だと、Thunderbolt 3で 0.9mが限界。

Thunderbolt 4で2m、それ以上のケーブル長でのデータ転送をするために、USB-Cコネクタ内に専用ICチップを組み込み、データ通信エラー修正と通信信号の増幅強化した「アクティブケーブル」になるようです。

現時点では、2mのUSB-Cケーブルです。

デイジチェーンから、USBハブのスター（カスケード）接続

Thunderbolt 3は、ケーブルで数珠つなぎをすると最大6台までつなぐことができました。

Thunderbolt 4からは、Thunderbolt分岐のハブで4つに分けることができます。

数珠つなぎだと途中の機器の電源をオフにしてしまうと、後につないだ機器につながりません。

ハブでつなぐのなら必要な機器に電源をいれてつないで使えます。

S爺
それでも、最初の1本のケーブルのデータ通信量が合計 48Gbps以内に収まるようなつなぎ方にしないと…

Thunderbolt 4のハードウエア セキュリティの強化

データ通信に直接アクセスして、コンピュータを乗っ取ることのできるハッキングツールをつながれても、パソコン（タブレットなど）を乗っ取られないような仕組みになりました。

Thunderbolt 出力を USB-Cのモニターディスプレイで 映像がでない問題

ThunderboltとUSB-Cは互換性がありますが、映像入力のUSB-Cに Thunderboltケーブルをつないでも映像がでないことがあります。

USB-Cで映像入力できるモニターディスプレーには、USB-CのeMarkerのついたフルスペックのUSB-C ケーブルを使いましょう。

古いThunderbolt3ケーブル、怪しいUSB-Cケーブルは使えません。

まとめ

USB-CとThunderbolt 3のケーブルとポートについてのまとめ記事です。

ブログ内のレビュー記事に必要な用語の解説のためのページです。

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