40Gbps 속도, 동적 대역폭, 완벽한 기능을 갖춘 단일 케이블 연결까지 USB4에 대한 완벽한 가이드
USB4가 등장한 이후, 저희는 관련 정보를 공유하기 위해 수많은 기사와 링크를 게시해 왔습니다. 하지만 인기가 너무 높아서 곳곳에서 사람들이 USB4 시장에 대해 묻고 있습니다. 초기 USB 1.0 시대와 1.5Mbps 데이터 전송 인터페이스부터 USB는 여러 세대를 거쳤습니다. USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0과 같은 여러 사양이 있었고, 인터페이스 모양과 디자인 체계에는 USB Type-A, USB Type-B, 그리고 현재 가장 널리 사용되는 USB Type-C 등이 포함되었습니다. USB4는 전송 속도가 더 빠를 뿐만 아니라 호환성(하위 호환성, 즉 하위 버전과의 호환성 지원)도 더 뛰어납니다. 거의 모든 장치를 더 효율적으로 연결하고 충전할 수 있습니다. 휴대폰, 컴퓨터, 모니터, 프린터 등이 모두 USB4를 지원한다면 이론적으로 USB4를 지원하는 데이터 케이블만 있으면 장치를 연결할 수 있어 홈 오피스가 훨씬 편리해집니다. 더 이상 다양한 인터페이스 변환 케이블을 구입할 필요가 없습니다. 따라서 USB4는 우리의 작업 방식을 더욱 다양하고 편리하게 만들어 줄 수 있습니다. 또한 USB4의 또 다른 주목할 만한 특징은 인공지능 컴퓨팅을 지원하는 엣지 디바이스에 적용될 것으로 예상된다는 점이다.
01 USB4 대 USB3.2
USB 3.2는 USB-IF(USB-International Forum)에서 발표한 새로운 표준입니다. 실제로는 2017년 9월에 발표되었습니다. 기술적인 관점에서 USB 3.2는 USB 3.1의 개선 및 보완입니다. 핵심적인 변화는 데이터 전송 속도가 20Gbps로 향상되었고, 인터페이스는 여전히 USB 3.1을 따른다는 것입니다.C타입USB 3.1 시대에 확립된 방식은 더 이상 Type-A 및 Type-B 인터페이스를 지원하지 않습니다. USB4와 USB 3.2는 모두 Type-C 인터페이스를 사용하지만, USB4는 훨씬 더 복잡합니다. USB4는 동일한 링크에서 동일한 Type-C 인터페이스를 통해 호스트 간, PCI Express®(PCIe®), DisplayPort 오디오/비디오 및 USB 데이터의 동시 송수신을 지원합니다. 두 개의 USB4 호스트는 호스트 간 터널을 통해 IP 데이터 패킷을 교환할 수 있습니다. DisplayPort 및 USB 터널 전송은 오디오, 비디오, 데이터 및 전력을 동일한 인터페이스를 통해 전송할 수 있음을 의미하며, 이는 USB 3.2를 사용하는 것보다 훨씬 빠릅니다. 또한 PCIe 터널 전송은 대용량 스토리지, 엣지 인공지능 및 기타 사용 사례에서 높은 대역폭, 낮은 지연 시간 및 높은 처리량을 제공할 수 있습니다.
USB4는 최대 20Gbps의 속도를 제공하는 단일 USB-C 인터페이스로 두 개의 전송 및 수신 채널을 통합합니다.40Gbps각 채널은 약 10Gbps 또는 20Gbps의 데이터 속도를 가질 수 있습니다. 칩 개발자에게 이 데이터는 매우 중요합니다. Thunderbolt3 모드에서 각 송수신 채널의 데이터 속도는 10.3125Gbps 또는 20.625Gbps라는 점을 알아야 합니다. 기존 USB 모드에서는 단 하나의 송수신 채널만5Gbps(USB3.0) or 10Gbps(USB3.1)USB3.2의 두 채널은 10Gbps의 속도로 실행됩니다.
내구성 측면에서 Type-C 인터페이스의 하중 지지 구성 요소는 주로 외부 금속 케이스로, 더 견고하고 손상 가능성이 적습니다. 중앙 데이터 채널은 호 모양의 덮개로 보호되어 손상되기 어렵습니다. 설계 요구 사항에 따르면USB 타입-C10,000회 이상의 꽂고 빼기를 반복해도 손상되지 않습니다. 하루 3회 꽂고 빼기를 기준으로 계산할 경우, USB Type-C 인터페이스는 최소 10년 동안 사용할 수 있습니다.
02 USB4의 가속화된 배포
USB 3.2 프로토콜이 공식 출시된 후, USB 기구는 짧은 시간 내에 USB 4 사양을 발표했습니다. 다음과 같은 이전 표준과는 달리,USB 3.2USB 자체 프로토콜을 기반으로 했던 USB 4는 더 이상 USB 사양을 근본적으로 채택하지 않고 인텔이 완전히 공개한 Thunderbolt 3 프로토콜을 채택했습니다. 이는 지난 수십 년간 USB 개발에 있어 가장 큰 변화입니다. Type-C 커넥터를 사용하여 연결할 경우, USB 4의 기능이 USB 3.2의 기능을 대체하며 USB 2.0과 USB 2.0을 동시에 실행할 수 있습니다. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed는 USB 4 물리적 회선에서 "USB 데이터" 전송을 위한 기본 인프라로 남아 있습니다. USB4와 USB 3.2의 가장 큰 차이점은 USB4가 연결 지향적이라는 것입니다. USB4는 단일 물리적 인터페이스에서 여러 프로토콜의 데이터를 공동으로 전송하기 위해 터널을 사용하도록 설계되었습니다. 따라서 USB4의 속도와 용량을 동적으로 공유할 수 있습니다. USB4는 데이터 전송 중에도 다른 디스플레이 프로토콜이나 호스트 간 통신을 지원할 수 있습니다. 또한 USB4는 통신 속도를 USB 3.2의 20Gbps(Gen2x2)에서40Gbps(3세대x2)동일한 듀얼 레인, 듀얼 심플렉스 아키텍처입니다.
USB4는 고속 USB(USB3 기반)를 구현할 뿐만 아니라 DisplayPort 기반의 디스플레이 터널과 PCIe 기반의 로드/저장 터널도 정의합니다.
디스플레이 측면: USB4의 디스플레이 터널 프로토콜은 DisplayPort 1.4a를 기반으로 합니다. DP 1.4a 자체는 다음을 지원합니다.60Hz에서 8k or 120Hz에서 4kUSB4 호스트는 모든 다운스트림 포트에서 DisplayPort를 지원해야 합니다. USB 4 포트를 사용하여 비디오와 데이터를 동시에 전송하는 경우, 포트는 그에 따라 대역폭을 할당합니다. 따라서 비디오가 1080p 모니터(허브 역할도 함)를 구동하는 데 대역폭의 20%만 사용하는 경우, 나머지 80%의 비디오는 외장 SSD에서 파일을 전송하는 데 사용할 수 있습니다.
PCIe 터널 관련: USB4 호스트의 PCIe 지원은 선택 사항입니다. USB4 허브는 PCIe 터널을 지원해야 하며, 내부 PCIe 스위치가 있어야 합니다.
USB 4 사양의 중요한 부분은 동일한 연결을 통해 비디오와 데이터를 전송할 때 사용 가능한 리소스 양을 동적으로 조정할 수 있는 기능입니다. 따라서 최대40Gbps USB 4외장 SSD에서 대용량 파일을 복사하여 4K 디스플레이로 출력하는 경우, 비디오 소스에 약 12.5Gbps의 속도가 필요하다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 USB 4는 나머지 27.5Mbps를 백업 드라이브에 할당합니다.
USB-C는 Type-C 포트에서 DisplayPort/HDMI 비디오를 전송할 수 있는 "대체 모드"를 제공합니다. 그러나 현재 3.x 사양은 리소스 분할에 적합한 방식을 제공하지 않습니다. Saunders에 따르면, DisplayPort 대체 모드는 USB 데이터와 비디오 데이터 간의 대역폭을 50/50으로 정확하게 분할할 수 있는 반면, HDMI 대체 모드는 USB 데이터를 동시에 사용할 수 없습니다.
USB4는 40Gbps 표준을 정의하여 대역폭을 동적으로 공유하여 단일 데이터 케이블로 여러 기능을 수행할 수 있도록 합니다. USB4를 사용하면 단일 회선을 통해 PCIe 전송과 데이터 표시를 동시에 수행할 수 있으며, 기존 USB 기능도 사용할 수 있습니다. 또한 USB PD를 통해 매우 편리하게 전원을 공급할 수도 있습니다. 미래에는 고속 네트워크, 외장 그래픽 카드, 고화질 디스플레이, 대용량 고속 저장 장치, 심지어 여러 대의 기기까지 Type-C 인터페이스를 통해 대부분의 주변 장치를 상호 연결할 수 있습니다. 또한, 이러한 장치에 USB4 허브가 탑재되면 여러 장치를 직렬 또는 분기 방식으로 연결할 수 있어 매우 편리합니다.
게시 시간: 2025년 10월 20일
