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Thunderbolt

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此条目的主題是由英特尔发表，苹果参与的连接器标准。关于由苹果公司所制作的专属连接器规格，請見「Lightning接头」。
Thunderbolt
類別 Dual-protocol I/O[1]
產品歷史
設計者 英特尔和蘋果公司
製造商 無特定廠商
製造时间 2011年2月
取代 FireWire（IEEE 1394）
一般规格
長度 最長達5公尺（銅線）[2]
宽度 8.3 毫米
高度 2.5 毫米
热插拔 支援
Daisy chain 支援，最多達7部裝置[2]
外接 支援
连接器 Mini DisplayPort（第一代和第二代）, USB Type-C（第三代至第五代）
电力
信号

15 W [2]

100 W (Thunderbolt 3 充電)
数据
数据信号 支援
比特率

第一代：双通道，其中每通道10 Gbit/s（总计20 Gbit/s）

第二代：总计20 Gbit/s 第三代和第四代：40 Gbit/s雙向傳輸（PCIe及DisplayPort）

第五代：可達80 Gbit/s
协议 Thunderbolt Thunderbolt 2
  • PCI Express 2.0 x4
  • DisplayPort 1.2
 Thunderbolt 3 Thunderbolt 4
  • PCI Express 3.0 x4
  • DisplayPort 2.0
  • USB4
引脚输出
引脚1 GND 接地
引脚2 HPD 熱插拔偵測
引脚3 HS0TX(P) 高速通道0的正訊號傳輸
引脚4 HS0RX(P) 高速通道0的正訊號接收
引脚5 HS0TX(N) 高速通道0的負訊號傳輸
引脚6 HS0RX(N) 高速通道0的負訊號接收
引脚7 GND 接地
引脚8 GND 接地
引脚9 LSR2P TX 慢速通道的訊號傳輸
引脚10 GND 接地（保留）
引脚11 LSP2R RX 慢速通道的訊號接收
引脚12 GND 接地（保留）
引脚13 GND 接地
引脚14 GND 接地
引脚15 HS1TX(P) 高速通道1的正訊號傳輸
引脚16 HS1RX(P) 高速通道1的正訊號接收
引脚17 HS1TX(N) 高速通道1的負訊號傳輸
引脚18 HS1RX(N) 高速通道1的負訊號接收
引脚19 GND 接地
引脚20 DPPWR 接頭電源
图为与Mini DisplayPort集成的初代Thunderbolt
图为與USB Type-C結合的Thunderbolt 3
Intel 提供兩種 Thunderbolt 控制器：雙插座和單插座。外部裝置和電腦都需要有一個控制器。

Thunderbolt又稱“雷電技術[4]”，苹果中国译为“雷雳”[5]，是由英特尔（Intel）發表的連接器標準，目的在於當作電腦與其他裝置之間的通用匯流排，第一代與第二代的連接口與Mini DisplayPort整合，第三代至第五代的連接口與USB Type-C結合，并且能用於充電。Thunderbolt 1 和 2 使用與 Mini DisplayPort (MDP) 相同的連接器，而 Thunderbolt 3、4 和 5 使用USB Type-C連接器，並支援 USB 裝置。

早期由英特尔獨立研發，使用光纤傳輸；后來在一次科技展示會場上，苹果公司看到了早期光纤傳輸的原型後，主動對英特爾表示興趣並給予開發上的建議，致使正式發表的第一代從光纤改用铜線和苹果的Mini DisplayPort外形，Mini DP接口加上Thunderbolt，由於二合一的整合特點，作為蘋果的多用途高速傳輸介面使用，蘋果的加入使得Thunderbolt生態建立起來。

Thunderbolt 第三代以後採用USB Type-C連接口。繼續延伸多合一的整合特點，因此它既能以双向 40 Gbit/s传输数据（40 Gbit/s + 40 Gbit/s，特別是針對外接高速網路時），又能兼容Mini DisplayPort设备直接连接Thunderbolt接口传输视频与声音信号，也可连接Apple Thunderbolt Display直接同时输出视频、声音与数据，且不用如傳統使用多條連接線。

技術內容

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版本 時間 廠商 代號 地點 頻寬 USB
Thunderbolt 開發版 2009年 Intel Light Peak 英特爾科技論壇（IDF）
Thunderbolt 2011年2月 Intel
Apple		 Light Peak 10 Gbit/s 與USB 3.0同時應用在未來的系統中，扮演互補角色。 具有这种接口的MacBook Pro及一根29美元的连接线。
苹果独享这技术专利权一年。
Thunderbolt 2 2013年 Falcon Ridge 20 Gbit/s
Thunderbolt 3 2015年6月2日 Intel Alpine Ridge Titan Ridge COMPUTEX 2015 40 Gbit/s 連接埠更換為USB Type-C Alpine Ridge 僅能相容於Thunderbolt 系統, Titan Ridge 可以相容於大部分的USB-C 系統, 不僅限於Thunderbolt
Thunderbolt 4 2020年7月8日 Goshen Ridge
Thunderbolt 5 2024年 Barlow Ridge 120 Gbit/s

第一版（Thunderbolt）

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2011年，發表第一版Thunderbolt，訊號線最長可達10米，雙向同步傳輸速度可達10 Gbit/s。

Thunderbolt 技術採用兩種通訊協定 ，包括用在資料傳輸的 PCI Express ，以及用在顯示的 DisplayPort，且完整相容現有的DisplayPort裝置。將來可能取代其他個人電腦的周邊裝置匯流排，如DVI、DisplayPort、USB、Firewire（IEEE 1394）與 HDMI等，成為電腦對外的單一匯流排。

可以透過菊花鏈（Daisy-chain）方式連接最多六個周邊裝置(其中首两链可包含两个Apple Thunderbolt Display)，透過匯流排可供應10W的電力給周邊。

第二版（Thunderbolt 2）

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2013年，第二版，代號 Falcon Ridge，同步傳輸速度 20 Gbit/s。

英特爾希望在2020年時將它提升到100Gbps，透過光纖線路發送具紅外線信号代替傳統的數據線進行數據傳輸，當作電腦與其他裝置之間的通用連接線，類似目前USB的功能，未來一台電腦可裝設數個Thunderbolt連接埠，提供不同的裝置使用，也可直接連接到一個具有數種對外接口的裝置上，用一種細長的線纜支援多種輸入輸出裝置。

Intel宣稱，Thunderbolt 2 能連接一個显示器，並同時傳送4K視訊。

  • 物理層面，第一、二版 Thunderbolt 的頻寬都是 20 Gbit/s，因此線材是相容的。訊號線包含四條 10 Gbit/s通道，上下行各有兩條。[6]
  • 邏輯層面，第二代 Thunderbolt 合併了第一代的兩條獨立 10 Gbit/s 通道，使得最高傳輸速度翻倍到 20 Gbit/s 。

第一款引入 Thunderbolt 2 的產品是ASUS主板，於2013年8月19日發佈[7]。

第一款發售的產品是蘋果公司MacBook Pro with Retina (Late 2013)，於2013年10月22日推出[8]。

第三版（Thunderbolt 3）

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2015年6月2日，COMPUTEX 2015 ，代號為Alpine Ridge，雙倍頻寬達到40 Gbit/s (5 GB/s)。Thunderbolt 3 物理接口改用USB Type-C。

新一代 Thunderbolt 節省一半用電，最大供電100W。可連接兩個4K解析度顯示器，或一個5K解析度顯示器。基於 PCIe 3.0 x4。支援 HDMI2.0（4K 60Hz）和 DisplayPort1.2（5K 60Hz）。[9][10]

英特爾提供控制器的三個版本：

  • "DP"（Double Port）版本 ： PCIe 3.0 ×4 提供2個 Thunderbolt 3 接口 (JHL6540)
  • "SP"（Single Port）版本 ： PCIe 3.0 ×4 提供1個 Thunderbolt 3 接口 (JHL6340)
  • "LP"（Low Power）版本 ： PCIe 3.0 ×2 提供1個 Thunderbolt 3 接口 (JHL6240)

由於支援 Thunderbolt 1, 2 的廠商不多，而且採用 Thunderbolt 的裝置大多是高端產品，價格昂貴，加上接口使用的是蘋果Mini Displayport，配件無法用在其他電子裝置，普及程度遠低於對手USB。故此版的 Thunderbolt 將與 USB Type-C 的接頭相容，使 Thunderbolt 接口變得更普及[11]。

第四版（Thunderbolt 4）

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Thunderbolt4在CES2020公開發表，最終版本的規格書在2020年七月發布。Thunderbolt 4 與 Thunderbolt 3 的主要差異在於對於USB4通訊協定的支援以及資料的傳輸速度。對於PCIe的最低要求需要32Gbit/s 以上。支援兩個4K顯示(DisplayPort 1.4)。支援Intel VT-d為基本的直接記憶體存取保護以防止實體DMA攻擊。

第五版（Thunderbolt 5）

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2023 年 9 月 12 日，英特爾預覽了 Thunderbolt 5（代號 Barlow Ridge），它符合 USB開發者論壇 (USB-IF) 的 USB4 2.0 規格。 它提供 80 Gbit/s 的對稱頻寬，例如 大量儲存裝置的頻寬是 Thunderbolt 4 的兩倍，顯示器的單向頻寬為 120 Gbit/s（Thunderbolt 3 和 4 的三倍），支援 60Hz 的雙 8K 顯示器。 完整規格涵蓋：

  • 支援最新版本的USB4 2.0 80 Gbit/s規範
  • 總頻寬是 Thunderbolt 4 的兩倍，達到 80 Gbit/s，同時為視訊密集型用途提供高達三倍的頻寬，達到 120 Gbit/s
  • 支援 DisplayPort 2.1
  • 使用 PCI Express Gen. 4 x4 實現 PCI Express 資料吞吐量的兩倍 (64 Gbit/s)，實現更快的儲存和外部顯示卡
  • 下游充電功率高達 240W
  • 透過 PAM-3 與長達 1 m (3.3 ft) 的現有被動電纜配合使用
  • 與先前版本的 Thunderbolt、USB 和 DisplayPort 相容
  • 由英特爾的支持和認證計劃支持

英特爾宣布將於 2024 年開始推出與 Thunderbolt 5 相容的電腦和配件[12]。

商品化

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2011年2月24日，蘋果公司發佈新款 MacBook Pro，搭載 Thunderbolt 技術，這是此技術首次應用在商業產品上。在PC产品上苹果有一年的专利独享权。同日，Promise 發佈 Pegasus 存儲產品，同樣應用此技術，這是此技術首次應用存儲業產品上。稍后，苹果發佈了使用 Thunderbolt 技术的 Apple Thunderbolt Display，2012年发布了两个小配件：Apple Thunderbolt to Gigabit Ethernet Adapter 和 Apple Thunderbolt to FireWire 转换器。

2013年6月10日，蘋果公司發佈新款 Mac Pro 並將搭載 Thunderbolt 2 技術[13]。

2016年10月28日，蘋果公司發佈新款MacBook Pro搭載Thunderbolt 3技術。

2020年6月23日，蘋果公司官網開賣Thunderbolt 3 Pro 連接線。

2024年10月29日，苹果公司发布新款M4 pro芯片的Mac mini 搭载Thunderbolt 5技术。Thunderbolt 5数据线（1m）官网售价69.00美金。[14]

2024年10月30日，蘋果公司發佈新款MacBook Pro搭載Thunderbolt 5技術。

外接

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  • Thunderbolt典型應用之一是外接顯示卡。以前的Intel CPU没有集成Thunderbolt控制器，許多筆記型電腦的Thunderbolt介面都是掛接在PCH下。第十代Intel Core處理器集成了Thunderbolt控制器，但是仅限10nm的Ice Lake微架构处理器，而同为第十代Intel Core的14nm Comet Lake微架构处理器并未集成Thunderbolt控制器，且部分搭载Ice Lake处理器的筆記型電腦未配备支持Thunderbolt 3的USB-C接口，例如Surface Pro 7的USB-C接口就未集成Thunderbolt 3[15]。

安全性

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許多Thunderbolt裝置都實現了「安全性模式」，當連接裝置時要求用戶的驗證，以防止某些惡意的裝置通過存取PCI Express總線進行DMA攻擊和讀取主記憶體[16][17]：

  • none：沒有Thunderbolt安全性，允許所有裝置的連接。在BIOS設定中又被稱為「Legacy Mode」。
  • user：每次連接裝置時都必須經過用戶的驗證。
  • secure：連接裝置時要求用戶的驗證，但記住用戶連接過的裝置，對於同一個裝置不要求重新驗證。
  • dponly：禁止Thunderbolt介面的PCI Express總線功能，只允許DisplayPort功能（有的電腦是只允許DisplayPort功能和USB功能）。

參考資料

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  1. ^ Thunderbolt Technology. Intel. [June 28, 2011]. （原始内容存档于2011-09-23）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Technology Brief (PDF). Intel. [February 25, 2011]. （原始内容存档 (PDF)于2011-06-29）. 
  3. ^ Thunderbolt™ 3 – The USB-C That Does It All. Thunderbolt Technology Community. 2015-06-02 [2015-10-31]. （原始内容存档于2015-09-05）. 
  4. ^ 雷电技术：无限的可能性. Intel. [2023-03-16] （中文）. 
  5. ^ 雷雳. Apple (中国) - 官方网站. [2019-03-03]. （原始内容存档于2019-03-06） （中文（中国大陆））. 
  6. ^ Anand Lal Shimpi. Intel's Thunderbolt 2: Everything You Need to Know. AnandTech. June 9, 2013 8:39 PM EST [2014-07-26]. （原始内容存档于2014-07-10）. 
  7. ^ Walton, Jarred (August 19, 2013). "ASUS Introduces Z87-Deluxe/Quad: World’s First Thunderbolt 2 Certified Motherboard" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. AnandTech. Retrieved December 28, 2013.
  8. ^ Torres, Edwin (January 28,2013) [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）. MacRumors. Retrieved January 28, 2014.
  9. ^ Intel’s incredibly fast Thunderbolt 3 switches to USB-C connector. ExtremeTech. 2015-06-04 [2015-08-04]. （原始内容存档于2015-08-01）. 
  10. ^ Joel Hruska. Next-gen Thunderbolt details: 40Gbps, PCIe 3.0, HDMI 2.0, and 100W power delivery for single-cable PCs. extreme tech. April 22, 2014 at 2:15 pm [2014-09-22]. （原始内容存档于2014-10-03）. 
  11. ^ 【COMPUTEX 2015】Intel 發表Thunderbolt 3 標準，全面相容USB Type-C - TechNews 科技新報. 2015-06-03 [2015-06-04]. （原始内容存档于2015-06-07）. 
  12. ^ Intel Introduces Thunderbolt 5 Connectivity Standard. Intel. October 19, 2022 [September 12, 2023]. （原始内容存档于2024-05-17）. 
  13. ^ Apple unleashes new Mac Pro – 8 times smaller, 6 Thunderbolt 2 ports, AMD graphics. [2013-06-13]. （原始内容存档于2013-06-13）. 
  14. ^ Thunderbolt 5 (USB‑C) Pro Cable (1 m). Apple. [2024-10-30] （美国英语）. 
  15. ^ augix对Surface Pro 7的测评. [2019-11-29]. （原始内容存档于2019-11-21）. 
  16. ^ How to configure the Thunderbolt 3 Security Level in BIOS Setup for Microsoft Windows operating system - ThinkPad - US. support.lenovo.com. [2020-04-22]. （原始内容存档于2021-09-08）. 
  17. ^ eischmann. ThunderBolt Security Levels and Linux desktop. Brno hat. 2017-06-29 [2020-04-22]. （原始内容存档于2020-04-12） （英语）. 

外部連結

[编辑]
检索自“https://zh-two.iwiki.icu/w/index.php?title=Thunderbolt&oldid=85114597#第三版（Thunderbolt_3）”