何となくすごそうだけど具体的に何がすごいのかはよく分からないThunderbolt 4について解説します。
はじめに
最近のPC関係で最も分かりにくいネタの1つが「USB Type-C」です。USB 3.2やThunderbolt 3の時点で「USB Type-C訳わからん」という人は少なくなかったですが、最近はUSB4やThunderbolt 4といった仕様まで登場しており、それなりにPCに詳しい人でもこれらをきちんと区別して理解できていないぐらい複雑になってしまっています。
本記事では、そんなUSB Type-C関係の中でも特に分かりにくい「USB4・Thunderbolt 3・Thunderbolt 4の違い」について解説します。記事の性質上、Thunderbolt 3についてある程度理解している前提で話を進めますので、「Thunderbolt 3についてよく知らない」とか「USB Type-CとThunderbolt 3の違いがよく分からない」という方は、まずは以下の記事を読んでもらうと理解しやすくなるかと思います。
Thunderbolt 4はUSB4のブランド
まず最初に理解しておきたいのが、「Thunderbolt 4とはIntelのUSB4のブランドである」という点です。
技術的に考えた場合、Thunderbolt 4はほぼUSB4です。なぜそう言えるかと言うと、Thunderbolt 4対応機器同士を接続した場合、USB4でデータ伝送が行われるためです。Intelは消費者に「ThunderboltはUSBよりも良いものだ」と思ってもらいたいので表立っては言いませんが、実は内部的にはそのようになっています。
USB4でデータ伝送が行われるということは、Thunderbolt 4のデータ伝送速度はUSB4と同じ最高40Gbpsということになります。Thunderbolt 2 → Thunderbolt 3では20Gbps → 40Gbpsという性能の向上がありましたが、Thunderbolt 3 → Thunderbolt 4は40Gbpsのまま変わっていません。
| バージョン | 最高データ伝送速度 (片方向) |
|---|---|
| Thunderbolt | 10Gbps |
| Thunderbolt 2 | 20Gbps |
| Thunderbolt 3 | 40Gbps |
| Thunderbolt 4 | 40Gbps |
機種ごとのスペックのバラつきがない
「Thunderbolt 4は実はUSB4でデータ伝送をしていて、速度もUSB4と同じ40Gbpsなら、Thunderbolt 4は何がすごいの？ ただのUSB4とは何が違うの？」というのは多くの人が疑問に思うところでしょう。
USB4・Thunderbolt 3に対するThunderbolt 4の1番のアドバンテージは、スペックのバラつきが少ないという点です。
あまり知られていませんが、USB4やThunderbolt 3は「仕様上の最小要件」と「実装可能な最高スペック」の間に幅があります。PCメーカーにとっては最高スペックでなくてもUSB4・Thunderbolt 3を名乗れるというメリットがある反面、ユーザーからすると「スペックの低いUSB4・Thunderbolt 3」と「スペックの高いUSB4・Thunderbolt 3」が存在している、つまり「同じUSB4・Thunderbolt 3なのに機種によってパフォーマンス・機能に差がある」というデメリットが発生します。
これに対してThunderbolt 4は「最小要件 ≒ 実現可能な最高スペック」というぐらい最小要件が高く設定されていて、機種ごとのスペック・機能的なバラつきがほぼありません。そのため、どのPCでも「Thunderbolt 4」が謳われているUSB Type-Cポートはほぼ最高のスペックを備えており、機種によるスペックの差がない・同等の機能が期待できるというのがThunderbolt 4の最大のアドバンテージです。
Thunderbolt 4は互換性が高い
もう1つのThunderbolt 4のアドバンテージが「互換性の高さ」です。
勘違いされていることの多い部分ですが、USB4は技術的にThunderbolt 3をベースとしているものの、この2つは別々の仕様です。つまり、USB4とThunderbolt 3は同じものではないということです。
とは言え、技術的に似てはいるので、USB4製品にはThunderbolt 3との互換性を持たせることが可能です (Thunderbolt 3互換モード) 。ところが、USB4の仕様上Thunderbolt 3互換モードは必須とされていないため、理論的には「Thunderbolt 3と互換性のないUSB4製品」が存在しうるということになります。
これに対してThunderbolt 4製品は、Thunderbolt 4という名前の通り、Thunderbolt 3互換モードを必ず備えています。そのため「Thunderbolt 4が謳われている = USB4・Thunderbolt 3どちらにも対応している」と判断することができます。
このように、USB4・Thunderbolt 3どちらとも互換性があるというのがThunderbolt 4のもう1つのアドバンテージです。
ポートについて
Thunderbolt 4について大まかに説明したところで、より具体的なスペック・対応している機能について詳しく見ていきます。
まずはPCに搭載されているThunderbolt 4ポート (Thunderbolt 4ホスト) についてです。Thunderbolt 4ホスト・USB4ホスト・Thunderbolt 3ホストが対応している機能・できることはそれぞれ以下のように異なります。
| Thunderbolt 4ホスト | USB4ホスト | Thunderbolt 3ホスト | ||
|---|---|---|---|---|
| USB接続 | USB 2.0 | ✓ | ✓ | ✓ |
| USB 3.2 10Gbps (Gen 2×1) | ✓ | ✓ | ✓ | |
| USB 3.2 20Gbps (Gen 2×2) | △ | △ | – | |
| USB4 20Gbps | ✓ | ✓ | – | |
| USB4 40Gbps | ✓ | △ | – | |
| Alternate Mode接続 | DisplayPort | ✓ | ✓ | ✓ |
| Thunderbolt 3 | ✓ | △ | ✓ | |
| USB PD | 充電 (ノートPCのみ) | ✓ (*1) | △ | △ |
| 電力供給 | 15W〜 | 7.5W〜 | 15W〜 | |
| トンネリング (USB4/TBT3) | USB3 | 最低10Gbps | 最低10Gbps | – |
| PCIe | 最低32Gbps | △ | 最低16Gbps | |
| DisplayPort | 最低4K x 2画面 | 最低1画面 (解像度指定なし) | 最低4K x 1画面 |
✓ = 必ず対応している / △ = 機種による / – = 非対応 / *1 例外あり。下記の解説を参照
USB 3.2 10Gbpsは必ず対応、USB 3.2 20Gbpsはオプション
USB 3.2 10Gbps (Gen 2×1) のデータ転送についてはThunderbolt 4ポート・USB4ポート・Thunderbolt 3ポートはいずれも対応しています。
一方でUSB 3.2 20Gbps (Gen 2×2) についてはオプションです。Thunderbolt 4ポートであってもUSB 3.2 20Gbpsに対応しているかどうかはその機種次第です。
USB 3.2 20Gbpsはごく一部の外付けSSDなどで使われているだけなのでほとんどの人は気にする必要はないと思いますが、もしUSB 3.2 20Gbpsを利用予定の場合は注意してください。
必ず2画面を出力できる
Thunderbolt 3やUSB4の映像出力 (DisplayPortトンネリング) の最小要件は1画面で、2画面の出力はオプション扱いです。Intel MacのThunderbolt 3ポートは全て2画面出力に対応していたためそこまで混乱はありませんでしたが、Windowsマシンの中にはThunderbolt 3であっても1画面しか出力できない機種がチラホラあり、これが原因で「Thunderbolt 3なのに1画面しか表示されない！」といったトラブルになることがありました。
Thunderbolt 4では最小要件が引き上げられ、2画面出力が必須となりました。解像度も4Kが要求されているため、Thunderbolt 4ポートはどの機種でも4Kを2画面出力することが可能です。
※「4K x 2画面の出力をできるのはThunderbolt 4だけ」という風に誤って説明している例が散見されますが、最低要件になっていないというだけであってUSB4やThunderbolt 3でも4K x 2画面の出力を行うことは可能です。PCが4K x 2画面の出力に対応していてUSB4 40Gbpsケーブル/Thunderbolt 3 40Gbpsケーブルを使っていれば、USB4/Thunderbolt 3でも4K x 2画面の出力を行うことができます。
PCIeの最小要件が32Gbpsに引き上げられた
Thunderbolt 3のPCIe伝送 (PCIeトンネリング) は最高32Gbps (PCIe 3.0 x4) ですが、最小要件は16Gbps (PCIe 3.0 x2) です。つまり、PCIeを32Gbpsで伝送できるThunderbolt 3ポートと、16Gbpsでしか伝送できないThunderbolt 3ポートが存在しています。
例えば、MacBook Pro 13 (2016/2017, Thunderbolt 3ポート x4) の本体右側のThunderbolt 3ポートはPCIeが2レーン (16Gbps) しか割り当てられていません。そのため、右側のThunderbolt 3ポートにThunderbolt 3 SSDやeGPUを接続してもフルパフォーマンスが発揮されません。
MacBook Pro (13-inch, Late 2016, Four Thunderbolt 3 Ports) では、左側の 2 基のポートが Thunderbolt 3 にフルパフォーマンスで対応します。右側の 2 基のポートでも Thunderbolt 3 の機能を使えますが、PCI Express の帯域幅に制限されます。
https://web.archive.org/web/20161108024102/https://support.apple.com/ja-jp/HT207256
これに対してThunderbolt 4では、PCIeの最低要件が16Gbpsから32Gbpsへ引き上げられました。そのため、Thunderbolt 4ポートであればどの機種でもThunderbolt 3 SSDやeGPUがフルパフォーマンスを発揮できます。
USB PD充電が必須になった (ただし例外あり)
USB Type-C関連で良くある苦情が「ノートPCのUSB Type-CポートがUSB PD充電に対応しているのか分からない」というものです。USB PD充電はThunderbolt 3・USB4では要件に含まれていないため、Thunderbolt 3・USB4ポートからUSB PDで充電できるかどうかはそのPC次第です。
これに対してThunderbolt 4では、ノートPCはUSB PD充電に対応することが原則必須となりました。そのため、Thunderbolt 4が謳われているノートPCはUSB PD充電に対応していると考えてOKです。
ただし、これには例外があります。まず1つ目は「ノートPCの消費電力が100W以上の場合」です。USB PDは100Wが供給できる最大の電力であるため、PCの消費電力が100Wを超える場合、USB PDでは電力供給が追い付きません。そのため、消費電力100W以上のPCではUSB PD充電の対応は必須とされておらず、Thunderbolt 4であってもUSB PD充電に対応していない場合があります。
2つ目が「Thunderbolt 4ポートが左右に複数存在している場合」です。Thunderbolt 4では「どれか1つのポートで充電できること」は必須であるものの、「全てのポートで充電できること」は必須とされていません。そのため、Thunderbolt 4ポートが複数存在している場合、特に左右両サイドに存在している場合は、どちらか片方しかUSB PD充電に対応していない可能性があります。
……このように一応2つの例外はあるのですが、Thunderbolt 4ポートからUSB PD充電できないノートPCは今まで見たことがないので、ノートPCのThunderbolt 4ポートは99%の確率でUSB PDによる充電に対応していると考えて問題ないでしょう。
ケーブルについて
次はケーブルについてです。
Thunderbolt 4ケーブル、USBケーブル、Thunderbolt 3ケーブルが対応している機能をまとめたものが以下の表です。
| Thunderbolt 4 ケーブル | USBケーブル | Thunderbolt 3ケーブル | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| USB4 40Gbps | USB 3.2 20Gbps (Gen 2×2) | USB 3.x 10Gbps (Gen 2×1) | USB 2.0 | パッシブ (0.8m以下) | パッシブ (1.0m以上) | アクティブ | |||
| USB接続 | USB 2.0 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| USB 3.2 10Gbps (Gen 2×1) | ✓ | ✓ | ✓ | – | – | ✓ | 1.0mは対応 2.0mは非対応 | – (*2) | |
| USB 3.2 20Gbps (Gen 2×2) | ✓ | ✓ | ✓ | – | – | ✓ | 1.0mは対応 2.0mは非対応 | – (*2) | |
| USB4 20Gbps | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | – | ✓ | ✓ | – (*2) | |
| USB4 40Gbps | ✓ | ✓ | – | – | – | ✓ | – | – (*2) | |
| Alternate Mode接続 | DisplayPort | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | – | ✓ | ✓ | – (*2) |
| Thunderbolt 3 20Gbps | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | – | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Thunderbolt 3 40Gbps | ✓ | △ | – | – | – | ✓ | – | ✓ | |
| USB PD | 60W | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 100W | ✓ | △ | △ | △ | △ | △ | △ | △ | |
| 240W | △ | △ | △ | △ | △ | △ | △ | △ | |
✓ = 必ず対応している / △ = ケーブルによる / – = 非対応 / *2 Apple Thunderbolt 3 Proケーブルは対応しているらしい
Thunderbolt 4ケーブルは (ほぼ) 最高性能
データ伝送に関しては、Thunderbolt 4ケーブルはUSB 3.x、USB4 40Gbps、DisplayPort Alt Mode、Thunderbolt 3 40Gbpsの全機能に対応しています。
一方USB PDに関しては少し注意が必要で、Thunderbolt 4ケーブルには最大100W対応のものと最大240W対応のものが存在しています。これは、元々Thunderbolt 4が登場した時点ではUSB PDの仕様・規格自体が最大100Wだったものの、その後USB PDが最大240Wに拡張されたためです。
使用用途が100W以下であれば100W対応のケーブルも240W対応のケーブルも実用上の差はありませんが、どうせならスペックは高いに越したことはないので、今から新しくケーブルを買う場合などは240W対応の方がベターでしょう。
Thunderbolt 4ケーブルはどの長さでも対応している機能が同じ
Thunderbolt 3ケーブルには大きく分けて3種類のケーブルが存在しており、それぞれ対応している機能が異なっているにも関わらず全て「Thunderbolt 3ケーブル」とひとくくりに販売されたせいで、ユーザーは大混乱しました。
この失敗を経て、Thunderbolt 4ケーブルではアクティブケーブルもパッシブケーブルも対応している機能が同じになりました。0.8mのケーブルも2.0mのケーブルも、USB 2.0・USB 3.2 Gen 2×2・USB4 40Gbps・DisplayPort Alt Mode・Thunderbolt 3 40Gbpsに対応しています。
そのため、Thunderbolt 4ケーブルでは「これはパッシブかな？ アクティブかな？」ということを気にする必要はありません。自分の使いたい長さのケーブルを使えばOKです。
(余談ですが、Thunderbolt 4ケーブルは1.0m以内のものがパッシブで、1.0m超がアクティブです)
ドッキングステーション・ハブについて
次はThunderbolt 4ドック・ハブについてです。
「PCがThunderbolt 4になったから、ドックもThunderbolt 4対応のやつに買い替えたほうがいいのかな？」と思うかもしれませんが、ドックは買い換えなくてもOKです。PCがThunderbolt 4になっても、今まで使っていたThunderbolt 3ドックはそのまま使えるはずです。
Thunderbolt 3もThunderbolt 4もデータ伝送は最高40Gbpsであるため、Thunderbolt 4ドック・ハブに買い替えたからといってデータ伝送が早くなるといった恩恵はありません。しかしながら、Thunderbolt 4ドック・ハブには以下の2つの機能改善があります。
周辺機器接続用のThunderboltポートが増えた
従来のThunderbolt 3ドックには周辺機器接続用のThunderboltポートが最大で1つしかなく、デイジーチェーン (数珠つなぎ) は可能だったものの、USBのようなハブ機能には対応していませんでした。
一方、Thunderbolt 4では、Thunderbolt 3をベースにUSB4の仕様が策定された際にハブ機能が仕様として追加されました。その結果、Thunderbolt 4もハブ機能に対応し、Thunderbolt 4ドック・ハブには最大3つの周辺機器接続用Thunderboltポートが用意されるようになりました。
マウスやキーボードからスリープ解除が可能になった
Thunderbolt 4のもう1つの機能改善が、「Thunderboltドック・ハブ経由で接続しているマウスやキーボードからスリープ解除が可能になった」というものです。
従来のThunderbolt 3ドックでは、ドック経由で接続しているマウスやキーボードを操作してもスリープ解除することができないケースがあったようですが、USB4の仕様策定時にこの部分が改善され、Thunderbolt 4ではドック・ハブ経由で接続しているマウスやキーボードからスリープ解除できるようになりました。
このように、Thunderbolt 4ドック・ハブは伝送速度自体は最高40GbpsでThunderbolt 3ドックと変わらないものの、
- 周辺機器接続用のThunderboltポートが増えた
- 接続しているマウスやキーボードからスリープ解除ができるようになった
という機能改善があるため、これらに魅力を感じるかどうかでThunderbolt 4ドック・ハブに買い替えるか検討すると良いでしょう。
Thunderbolt 4製品リスト
個人的な備忘録も兼ねて、Thunderbolt 4製品のリストをまとめておきます。
Thunderbolt 4ケーブル
| メーカー・ブランド | 製品名・型番 | USB PD | 長さ | Amazon.co.jpリンク | メーカー製品ページ |
|---|---|---|---|---|---|
| Apple | A2804 | 100W | 1.0m | Amazon.co.jp | Apple |
| Apple | A2734 | 100W | 1.8m | Amazon.co.jp | Apple |
| Apple | A2162 | 100W | 3.0m | Amazon.co.jp | Apple |
| Belkin | INZ003bt1MBK | 100W | 1.0m | Belkin | |
| Belkin | INZ002bt2MBK | 100W | 2.0m | Belkin | |
| Cable Matters | 107032-BLK-0.8m (旧) | 100W | 0.8m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
| Cable Matters | 107032-BLK-0.8m (新) | 240W | 0.8m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
| Cable Matters | 107032-BLK-1m (旧) | 100W | 1.0m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
| Cable Matters | 107032-BLK-1m (新) | 240W | 1.0m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
| Cable Matters | 107022-BLK-2m | 100W | 2.0m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
| CalDigit | TB4-P08B-540 | 100W | 0.8m | Amazon.co.jp | CalDigit |
| CalDigit | TB4-A20B-540 | 100W | 2.0m | Amazon.co.jp | CalDigit |
| Plugable | TBT4-40G1M | 100W | 1.0m | Plugable | |
| Plugable | TBT4-240W-1M | 240W | 1.0m | Plugable | |
| Plugable | TBT4-40G2M | 100W | 2.0m | Plugable |
Thunderbolt 4ドッキングステーション・ハブ
Thunderbolt 4ドック・ハブはThunderbolt 3 Mac・Windowsと組み合わせて使うと一部機能が制限される場合があるので注意が必要です。詳しくは各製品のスペック詳細を参照してください。 (例えばOWC Thunderbolt Hub/DockはThunderbolt 3 Windows非対応とされている)
| メーカー | 製品名・型番 | USB PD電力供給 | Amazon.co.jpリンク | メーカーHP |
|---|---|---|---|---|
| Belkin | Thunderbolt 4 5-in-1 Core Hub | 96W | Belkin | |
| Belkin | Pro Thunderbolt 4 Dock | 90W | Belkin | |
| CalDigit | Element Hub | 60W | Amazon.co.jp | CalDigit |
| CalDigit | TS4 | 98W | Amazon.co.jp | CalDigit |
| Club 3D | CSV-1580 | 60W | Amazon.co.jp | Club 3D |
| Club 3D | CSV-1581 | 96W | Amazon.co.jp | Club 3D |
| Kensington | SD2600T | 65W | Amazon.co.jp | Kensington |
| Kensington | SD5700T | 90W | Amazon.co.jp | Kensington |
| Kensington | SD5780T | 96W | Amazon.co.jp | Kensington |
| Hyper | HyperDrive Thunderbolt 4 Power Hub | 96W | Amazon.co.jp | Hyper |
| Hyper | HyperDrive Thunderbolt 4 Dock | 96W | Amazon.co.jp | Hyper |
| Lenovo | ThinkPad Thunderbolt 4 Dock | 100W | Lenovo | |
| Microsoft | Surface Thunderbolt 4 Dock | 96W | Microsoft | |
| OWC | Thunderbolt Hub | 60W | Amazon.co.jp | OWC |
| OWC | Thunderbolt Dock | 90W | Amazon.co.jp | OWC |
| OWC | Thunderbolt Go Dock | 90W | Amazon.co.jp | OWC |
| OWC | miniStack STX | – | Amazon.co.jp | OWC |
| Plugable | TBT4-HUB3C | 60W | Plugable | |
| Plugable | TBT4-UDX1 | 96W | Plugable | |
| Razer | Thunderbolt 4 Dock Chroma | 90W | Amazon.co.jp | Razer |
おわりに
なるべく技術的な用語は使わずに説明したつもりですが、それでも「なるほど、分からん」となった人も正直いると思います。
「Thunderbolt 4は “USB4のすごいやつ” なんだな」ということだけでも覚えてもらえれば幸いです。
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