功能最强大的接口免费了你会用吗？

　　3月4日，英特尔宣布向USB Promoter Group开放Thunderbolt协议规范，从这一刻开始，无论是PC设备、平板设备，还是任何形式的外接扩展设备，都可以免版税的形式构建兼容Thunderbolt标准的芯片。与此同时，USB Promoter Group宣称将发布基于Thunderbolt协议的USB 4规范。
　　在该标准协议框架下，USB 4物理连接器将与Thunderbolt 3和TYPE-C相同，带宽方面得到提升，达到40Gbps，这与Thunderbolt 3接口一致，也就是说，USB 4规范将兼容Thunderbolt 3。
　　另外，在USB 4规范下，USB 3.0和USB 3.1命名规则将被取消，USB 3.0至USB 3.2将分别对应USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2以及USB 3.2 Gen 2x2。
　　梳理清楚这一系列变化之后，我们来聊聊Thunderbolt本身，及协议规范开放这件事到底有何意义？
　　·雷电接口为何是最先进的扩展技术？
　　Thunderbolt即我们所熟知的雷电接口。2011年，英特尔与苹果合作开发的、技术代号为＂Light Peak＂的Thunderbolt（以下均称＂雷电＂）正式公布。由于雷电接口融合了PCIE和DisplayPort两种通信协议，所以在全功能TYPE-C之前，雷电接口是罕见的同时支持高速数据传输和视频/音频传输的多功能接口，即同时具备USB和DP或HDMI/DVI/VGA转接输入/输出功能。且因其带宽达到双向10Gbps（雷电2为双向20Gbps），所以可以说是非常先进的接口扩展技术。要知道，目前只有USB TYPE-C 3.1 Gen 2可以达到双向10Gbps带宽，而雷电接口早在8年前就已经做到了这一点。
　　雷电1、雷电2接口与MiniDP拥有同样的物理形态，可以通过接口符号标识来区分
　　在雷电1和雷电2时期，其基本是以MiniDP物理层形态搭载于苹果MacBook笔记本电脑之上，接口符号为一个带有箭头的闪电。由于雷电接口相关设备稀有，即便有所搭载也都是在高端设备上，因此其知名度在大众用户群体中一直不高，也很少被用户所主动关注。
　　时下的苹果MacBook Pro全面搭载TYPE-C形态的雷电3接口
　　雷电接口逐渐被用户所认知可以说是从雷电3接口开始的。由于雷电3接口与USB TYPE-C接口物理层通用，因此有不少PC设备开始选择TYPE-C+雷电3接口的组合方案，不过对于用户来说，尤其是对电脑知识积累不足的小白用户而言，往往是TYPE-C和雷电3傻傻分不清楚。再加上雷电接口设备一直以来普及度不高，因此即便知名度有所提升，但也远远未到全民皆知的程度。
　　雷电3与其它接口传输速度对比
　　雷电3接口双向带宽达到40Gbps，是现有速度最快的USB TYPE-C 3.1 Gen 2接口的四倍，且雷电3接口支持4K 60fps视频传输，支持100W PD协议供电，支持外接桌面级显卡，因此可以说是目前最为强大的接口扩展标准。
　　雷电3接口功能强大
　　一根线解决所有问题
　　·高额授权费使厂商/用户望而却步
　　但是为什么这么好的接口却未得到普及呢？答案是——成本与硬件。首先从成本角度来说包括两个方面：
　　其一，雷电3接口需要独立的控制芯片；
　　其二，需要得到英特尔授权。
　　一直以来，PC厂商或外设厂商想要使用雷电3接口标准，就必须配置独立的雷电3控制芯片，并得到英特尔授权，而想要获得授权，就必须向英特尔支付高昂的授权费用，同时还要在控制芯片上付出额外成本。此前最为典型的例子就是外接显卡扩展坞，使用雷电3接口的外接显卡扩展坞整体价格甚至相当于一块中高端显卡的价格，这让绝大多数厂商和用户望而却步。
　　去年，英特尔宣布取消雷电3授权费之后，笔记本厂商迅速跟进，推出了不少搭载雷电3接口的新产品，而外设厂商也在去年推出了不少外接显卡扩展坞，虽说价格依旧不菲，但这可以说是雷电3接口普及的第一步。
　　10nm Ice Lake直接集成雷电3控制器
　　今年，英特尔正式开放雷电3协议规范并免除版税，则是促成雷电3最终普及的必经一步。此外，除了在软性上提供支持之外，英特尔将在年底发布的10nm制程工艺Ice Lake处理器中直接集成雷电3控制芯片，也就是说，未来PC一出厂就天生支持雷电3接口，厂商不必再为雷电3控制芯片支付任何费用，进一步降低成本。
　　软硬两项举措，使得PC厂商和外设厂商同时获益。一方面使PC厂商能够更加积极的推出搭载雷电3接口的PC产品；另一方面则能够促进雷电3外接扩展设备的普及，从而加快雷电3接口向消费级市场下沉与落地。
　　·PCIE通道数量限制雷电3接口普及
　　其实此前很多人关注到的是成本层面的因素，并未考虑到雷电3普及在硬件技术上的壁垒。如果从技术角度来说的话，雷电3协议开放其实是处理器PCIE通道发展到一定阶段的必然。
　　对PC技术有一定积累的朋友都知道，PC硬件设备的连接基本都是通过PCIE通道实现的。但处理器PCIE通道数量却是有限的，这一点在笔记本处理器平台上体现的最为明显。
　　以Kaby Lake架构英特尔第七代酷睿i7 7500U以及第八代酷睿i7 8500U为例，二者PCIE 3.0通道数量为12条，最新的Whiskey Lake架构英特尔第八代酷睿i7 8565U处理器PCIE通道数量为16条。
　　Kaby Lake架构低电压处理器PCIE通道数量
　　Whiskey Lake架构低电压处理器PCIE通道数量
　　一般情况下，独立显卡、NVMe固态硬盘等硬件设备都会占用一定数量的PCIE通道，显卡为8或16条，NVMe固态硬盘一般为8条，而雷电3接口需要占用4条。在这种情况下，如果考虑设备重要性的话，PC厂商必然会先保证硬盘、显卡等重要部件的PCIE通道数量，然后再去考虑＂可有可无＂的接口。因此在老产品上，尤其是搭载独立显卡的笔记本电脑上，我们很难同时见到雷电3接口。
　　此外，如果以往有在雷电3笔记本上使用过外接显卡扩展坞的话，可能会发现显卡性能通常会有大幅折损，这也是受限于处理器PCIE通道数量所导致的结果，各设备之间相互抢占资源，自然会在速度上相互影响，造成性能甚至功能上的损失。
　　虽然我们目前并不知道10nm Ice Lake处理器将会集成多少条PCIE通道，但整体数量必然有所提升，同时既然直接集成雷电3控制芯片，那么在平衡各个I/O设备之间的数据传输需求时，必然会将PCIE通道数量提升到合理范围，因此从英特尔10nm开始，硬件技术将不再是雷电3普及的壁垒。
　　·厂商、用户、应用三层意义
　　回到文章最初，我们从三个方面来说说英特尔开放雷电3接口协议这件事的意义。
　　首先从厂商角度来说，最直接的意义在于无论是PC厂商还是外设厂商，在推出支持雷电3接口标准的设备时都不再需要向英特尔缴纳高昂的授权费用，也无需再单独支付雷电3控制芯片成本。这将积极促成雷电3设备价格下调，更容易让大众消费级市场的用户所接受，进而促进雷电3设备的普及。
　　其实在这一点上，我想说英伟达G-Sync也应该考虑一下。
　　其次从用户角度来说，雷电3接口普及会带来更大的数据传输带宽，使数据传输速度得到大幅提升。时下，视频、游戏等内容的容量越来越高，大容量碎片文件的数量也越来越多，传输带宽与速度的提升将为用户节省大量时间成本。这一点对普通用户可能意义不算太大，但对于企业用户来说意义非凡，这将为大量企业节约更多的时间成本，达到效率的提升。
　　最后从应用角度来看，雷电3接口是目前功能最全、性能最强的综合性接口。同时具备4K 60fps视频传输、100W PD充电、高速数据传输甚至是高带宽需求的外接扩展设备支持（如外接显卡）。且更为重要的一点是，雷电3接口的物理层直接与USB TYPE-C相通，这将为产业创新带来更大动力。
　　得益于高带宽，雷电3最终极的应用方式是这样
　　·不可忽视的一个问题
　　不过需要指出的一点是，雷电3接口标准存在PCIE x2和PCIE x4两种规格，在PCIE x2下，雷电3接口双向带宽缩水到20Gbps，也就是所谓的＂半速雷电3接口＂，这一＂缺口＂的存在必然给厂商留下了所谓的＂简配阉割＂空间。如此前的戴尔XPS 13-9360全系、华为MateBook X Pro（华为MateBook X Pro新品将配备全速雷电3接口）等产品均在此列。半速雷电3接口的存在意味着无法发挥满速雷电3设备的性能，比如外接显卡只能在PCIE x2带宽下运行等情况。因此可以说是雷电3普及之后不可忽视的问题。
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