USB4 완벽 가이드: 40Gbps 속도, 동적 대역폭부터 모든 기능을 하나의 케이블로 연결하는 방법까지
USB4가 등장한 이후, 저희는 관련 정보를 공유하는 수많은 기사와 링크를 게시해 왔습니다. 그런데 그 인기가 워낙 높아 곳곳에서 USB4 시장에 대한 문의가 쇄도하고 있습니다. 초창기 USB 1.0 시대의 1.5Mbps 데이터 전송 인터페이스부터 시작하여 USB는 여러 세대를 거쳐 발전해 왔습니다. USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0과 같은 다양한 규격이 있었고, 인터페이스 형태와 디자인 또한 USB Type-A, USB Type-B, 그리고 현재 가장 널리 사용되는 USB Type-C 등으로 다양해졌습니다. USB4는 더 빠른 전송 속도뿐만 아니라 뛰어난 호환성(하위 버전과의 호환성 지원)을 자랑합니다. 거의 모든 기기를 더욱 효율적으로 연결하고 충전할 수 있습니다. 스마트폰, 컴퓨터, 모니터, 프린터 등이 모두 USB4를 지원한다면, 이론적으로 USB4를 지원하는 데이터 케이블 하나만 있으면 모든 기기를 연결할 수 있어 가정 및 사무실 환경이 훨씬 편리해집니다. 더 이상 다양한 인터페이스 변환 케이블을 구매할 필요가 없어지는 것입니다. 따라서 USB4는 우리의 업무 방식을 더욱 다양하고 편리하게 만들어 줄 수 있습니다. 또한 USB4의 또 다른 주목할 만한 특징은 인공지능 컴퓨팅을 지원하는 엣지 디바이스에 적용될 것으로 예상된다는 점입니다.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2는 USB-IF에서 발표한 새로운 표준입니다. 실제로 2017년 9월에 처음 소개되었습니다. 기술적인 관점에서 USB 3.2는 USB 3.1의 개선 및 보완 버전입니다. 핵심적인 변화는 데이터 전송 속도가 20Gbps로 향상되었다는 점이며, 인터페이스는 기존과 동일합니다.타입-CUSB 3.1 시대에 확립된 이 체계는 더 이상 Type-A 및 Type-B 인터페이스를 지원하지 않습니다. USB 4와 USB 3.2 모두 Type-C 인터페이스를 사용하지만, USB 4는 훨씬 더 복잡합니다. USB 4는 동일한 링크에서 동일한 Type-C 인터페이스를 통해 호스트 간 통신, PCI Express®(PCIe®), DisplayPort 오디오/비디오 및 USB 데이터의 동시 송수신을 지원합니다. 두 USB 4 호스트는 호스트 간 터널을 통해 IP 데이터 패킷을 교환할 수 있으며, DisplayPort와 USB 터널 전송을 통해 오디오, 비디오, 데이터 및 전원을 동일한 인터페이스를 통해 전송할 수 있어 USB 3.2보다 훨씬 빠릅니다. 또한 PCIe 터널 전송은 대용량 스토리지, 엣지 인공지능 및 기타 사용 사례에 필요한 높은 대역폭, 낮은 지연 시간 및 높은 처리량을 제공합니다.
USB4는 두 개의 송수신 채널을 하나의 USB-C 인터페이스에 통합하여 최대 20Gbps의 속도를 제공합니다.40Gbps각 채널은 약 10Gbps 또는 20Gbps의 데이터 전송 속도를 가질 수 있습니다. 칩 개발자에게 이 정보는 매우 중요합니다. 개발자는 썬더볼트 3 모드에서 각 송수신 채널의 데이터 전송 속도가 10.3125Gbps 또는 20.625Gbps라는 사실을 알아야 합니다. 기존 USB 모드에서는 하나의 송수신 채널만 해당 속도로 작동합니다.5Gbps (USB 3.0) or 10Gbps (USB 3.1)USB 3.2의 두 채널은 10Gbps의 속도로 작동합니다.
내구성 측면에서 Type-C 인터페이스의 하중을 지탱하는 부품은 주로 외부 금속 케이스로, 더 강하고 손상되기 쉽습니다. 중앙 데이터 채널은 아치형 커버로 보호되어 손상될 가능성이 적습니다. 설계 요구 사항에 따르면,USB 타입-CUSB Type-C 인터페이스는 10,000회 이상의 꽂았다 뽑기를 손상 없이 견딜 수 있습니다. 하루에 3번 꽂았다 뽑는다고 가정하면 최소 10년 동안 사용할 수 있습니다.
02 USB4의 신속한 배포
USB 3.2 프로토콜이 공식 출시된 후, USB 조직은 곧바로 짧은 시간 안에 USB 4의 사양을 발표했습니다. 이전 표준들과는 달리,USB 3.2USB 자체 프로토콜을 기반으로 했던 USB 3.2와 달리, USB 4는 근본적인 수준에서 USB 사양을 따르지 않고 인텔이 완전히 공개한 썬더볼트 3 프로토콜을 채택했습니다. 이는 지난 수십 년간 USB 개발 과정에서 가장 큰 변화입니다. Type-C 커넥터를 사용하여 연결할 경우, USB 4의 기능은 USB 3.2의 기능을 대체하며 USB 2.0도 동시에 작동할 수 있습니다. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed는 USB 4 물리적 회선에서 "USB 데이터" 전송을 위한 기본 인프라로 유지됩니다. USB 4와 USB 3.2의 가장 큰 차이점은 USB 4가 연결 지향적이라는 점입니다. USB 4는 터널을 사용하여 단일 물리적 인터페이스에서 여러 프로토콜의 데이터를 동시에 전송하도록 설계되었습니다. 따라서 USB 4의 속도와 용량을 동적으로 공유할 수 있습니다. USB 4는 데이터 전송이 진행되는 동안에도 다른 디스플레이 프로토콜이나 호스트 간 통신을 지원할 수 있습니다. 또한 USB 4는 통신 속도를 USB 3.2의 20Gbps(Gen2x2)에서 향상시켰습니다.40Gbps (Gen3x2)동일한 2차선, 2차 심플렉스 아키텍처에서.
USB4는 고속 USB(USB3 기반)를 구현할 뿐만 아니라 DisplayPort 기반의 디스플레이 터널과 PCIe 기반의 로드/스토어 터널도 정의합니다.
디스플레이 측면: USB4의 디스플레이 터널 프로토콜은 DisplayPort 1.4a를 기반으로 합니다. DP 1.4a 자체는 다음을 지원합니다.8kHz에서 60Hz or 4K 120HzUSB 4 호스트는 모든 다운스트림 포트에서 DisplayPort를 지원해야 합니다. USB 4 포트를 사용하여 비디오와 데이터를 동시에 전송하는 경우, 포트는 그에 따라 대역폭을 할당합니다. 따라서 비디오 전송에 1080p 모니터(허브 역할도 함)를 구동하는 데 필요한 대역폭이 20%라면, 나머지 80%는 외장 SSD에서 파일을 전송하는 데 사용할 수 있습니다.
PCIe 터널과 관련하여: USB4 호스트의 PCIe 지원은 선택 사항입니다. USB4 허브는 PCIe 터널을 지원해야 하며, 내부에 PCIe 스위치가 있어야 합니다.
USB 4 사양의 중요한 부분 중 하나는 동일한 연결을 통해 비디오와 데이터를 전송할 때 사용 가능한 리소스 양을 동적으로 조정할 수 있다는 점입니다. 예를 들어 최대 리소스 용량이 다음과 같다고 가정해 보겠습니다.40Gbps USB 4대용량 파일을 외장 SSD에서 복사하여 4K 디스플레이로 출력하는 상황이라고 가정해 보겠습니다. 비디오 소스에 약 12.5Gbps의 속도가 필요하다고 하면, USB 4는 나머지 27.5Mbps를 백업 드라이브에 할당합니다.
USB-C는 Type-C 포트에서 DisplayPort/HDMI 비디오 전송이 가능한 "대체 모드"를 도입했습니다. 그러나 현재 3.x 규격은 자원 분할에 대한 적절한 방법을 제공하지 않습니다. Saunders에 따르면 DisplayPort 대체 모드는 USB 데이터와 비디오 데이터 간의 대역폭을 50/50으로 정확하게 분할할 수 있는 반면, HDMI 대체 모드는 USB 데이터의 동시 사용을 허용하지 않습니다.
USB4는 40Gbps의 표준을 정의하여 대역폭을 동적으로 공유할 수 있도록 함으로써 하나의 데이터 케이블로 여러 기능을 수행할 수 있게 합니다. USB4를 사용하면 기존 USB 기능과 더불어 PCIe 및 디스플레이 데이터를 단일 케이블로 동시에 전송할 수 있으며, USB PD를 통해 전원 공급까지 매우 편리하게 할 수 있습니다. 앞으로 고속 네트워크, 외장 그래픽 카드, 고화질 디스플레이, 대용량 고속 저장 장치, 심지어는 기기 간 연결까지 대부분의 주변 장치를 USB Type-C 인터페이스를 통해 연결할 수 있게 될 것입니다. 더욱이, 이러한 장치들이 USB4 허브를 지원한다면, 이러한 장치들로부터 여러 장치를 직렬 또는 분기 방식으로 연결할 수 있어 매우 편리합니다.
게시 시간: 2025년 10월 20일
