USB 4 소개
USB4는 USB4 사양에 명시된 USB 시스템입니다. USB 개발자 포럼(USB Developers Forum)은 2019년 8월 29일 버전 1.0을 출시했습니다. USB4의 정식 명칭은 Universal Serial Bus Generation 4입니다. 인텔과 애플이 공동 개발한 데이터 전송 기술 "Thunderbolt 3"을 기반으로 합니다. USB4의 데이터 전송 속도는 최대 40Gbps에 달하며, 이는 최신 USB 3.2(Gen2×2)의 두 배 속도입니다.
이전 USB 프로토콜 표준과 달리 USB4는 USB-C 커넥터와 전원 공급을 위한 USB PD 지원이 필요합니다. USB 3.2와 달리 DisplayPort 및 PCI Express 터널 생성이 가능합니다. 이 아키텍처는 단일 고속 링크를 여러 단말 장치 유형과 동적으로 공유하는 방식을 정의하여 유형 및 애플리케이션별 데이터 전송을 최적화합니다. USB4 제품은 20Gbps의 처리량을 지원해야 하며, 최대 40Gbps의 처리량도 지원할 수 있습니다. 그러나 터널 전송으로 인해 혼합 데이터를 전송할 때 20Gbps의 속도로 데이터를 전송하더라도 실제 데이터 전송 속도는 USB 3.2(USB 3.1 Gen 2)보다 높을 수 있습니다.
USB4는 20Gbps와 40Gbps의 두 가지 버전으로 나뉩니다. 시중에 판매되는 USB4 인터페이스 기기는 Thunderbolt 3의 40Gbps 속도 또는 20Gbps의 축소 버전을 제공합니다. 최고 전송 속도인 40Gbps를 지원하는 기기를 구매하려면 구매 전에 사양을 확인하는 것이 좋습니다. 고속 전송이 필요한 경우, 40Gbps 속도를 구현하는 핵심 요소인 USB 3.1 C-TO-C를 선택하는 것이 매우 중요합니다.
많은 사람들이 USB4와 Thunderbolt 4의 관계에 대해 혼란스러워합니다. 사실 Thunderbolt 4와 USB4는 모두 Thunderbolt 3의 기본 프로토콜을 기반으로 제작되었습니다. 서로 보완적이고 호환됩니다. 인터페이스는 모두 Type-C이며, 최대 속도는 두 제품 모두 40Gbps입니다.
우선, 우리가 언급하는 USB4 케이블은 USB의 전송 표준으로, USB 전송의 성능과 효율을 고려한 프로토콜 규격입니다. USB4는 이 규격의 "4세대"로 이해될 수 있습니다.
USB 전송 프로토콜은 1994년 Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Nortel 등 여러 회사가 공동으로 제안하고 개발했습니다. 1994년 11월 11일에 USB V0.7 버전으로 출시되었습니다. 이후 이러한 회사들은 1995년에 USB를 홍보하고 지원하기 위한 비영리 단체인 USB Implementers Forum을 설립했는데, 이것이 USB-IF로 잘 알려져 있으며, USB-IF는 현재 USB 표준화 기구입니다.
1996년 USB-IF는 USB 1.0 규격을 공식 제안했습니다. 그러나 USB 1.0의 전송 속도는 1.5Mbps에 불과했고, 최대 출력 전류는 5V/500mA였습니다. 당시 USB를 지원하는 주변 기기가 매우 적었기 때문에 마더보드 제조업체들이 마더보드에 USB 인터페이스를 직접 설계하는 경우는 드물었습니다.
▲USB 1.0
1998년 9월, USB-IF는 USB 1.1 규격을 발표했습니다. 이번에는 전송 속도가 12Mbps로 향상되었고, USB 1.0의 일부 기술적인 세부 사항도 수정되었습니다. 최대 출력 전류는 5V/500mA로 유지되었습니다.
2000년 4월, 전송 속도 480Mbps(60MB/s)의 USB 2.0 표준이 도입되었습니다. 이는 USB 1.1의 40배에 달하는 속도입니다. 최대 출력 전류는 5V/500mA이며, 4핀 커넥터를 사용합니다. USB 2.0은 오늘날까지도 사용되고 있으며, 가장 오랫동안 사용된 USB 표준이라고 할 수 있습니다.
USB 2.0부터 USB-IF는 이름 변경에 있어서 "독특한 재능"을 보여주었습니다.
2003년 6월, USB-IF는 USB의 사양과 표준의 이름을 변경하여 USB 1.0을 USB 2.0 Low-Speed 버전으로, USB 1.1을 USB 2.0 Full-Speed 버전으로, USB 2.0을 USB 2.0 High-Speed 버전으로 변경했습니다.
하지만 이러한 변화는 당시의 현재 상황에는 큰 영향을 미치지 못했습니다. USB 1.0과 1.1은 사실상 역사적 무대에서 사라졌기 때문입니다.
2008년 11월, 인텔, 마이크로소프트, HP, 텍사스 인스트루먼트, NEC, ST-NXP 등 업계 거물들로 구성된 USB 3.0 프로모터 그룹(USB 3.0 Promoter Group)은 USB 3.0 표준을 완성하여 공식 발표했습니다. 공식 명칭은 "SuperSpeed"였습니다. USB 프로모터 그룹은 주로 USB 시리즈 표준의 개발 및 제정을 담당하며, 이 표준은 최종적으로 USB-IF(USB-IF)로 이관되어 관리될 예정입니다.
USB 3.0의 최대 전송 속도는 5.0Gbps(640MB/s)에 달합니다. 최대 출력 전류는 5V/900mA입니다. USB 2.0과 완벽하게 호환되며, 전이중(full-duplex) 데이터 전송을 지원합니다. 즉, USB 2.0은 반이중 방식이지만, USB 3.0은 데이터를 동시에 송수신할 수 있습니다. 또한, 향상된 전력 관리 기능 및 기타 기능을 제공합니다.
USB 3.0은 9핀 디자인을 채택했습니다. 처음 4개 핀은 USB 2.0과 동일하고, 나머지 5개 핀은 USB 3.0용으로 특별히 설계되었습니다. 따라서 핀 배열을 통해 USB 2.0인지 USB 3.0인지 구별할 수 있습니다.
2013년 7월, 전송 속도가 10Gbps(1280MB/s)인 USB 3.1이 출시되었으며, SuperSpeed+를 표방하고 있으며, 최대 허용 전원 전압이 20V/5A, 즉 100W로 상향 조정되었습니다.
USB 3.0에 비해 USB 3.1이 업그레이드된 것도 눈에 띄었습니다. 하지만 얼마 지나지 않아 USB-IF는 USB 3.0을 USB 3.1 Gen1로, USB 3.1을 USB 3.1 Gen2로 이름을 변경했습니다.
이러한 제품명 변경은 소비자들에게 불편을 초래했습니다. 많은 악덕 판매자들이 제품 포장에 USB 3.1 지원이라고만 표시하고 Gen1인지 Gen2인지는 표시하지 않았기 때문입니다. 실제로 두 제품의 전송 성능은 상당히 다르기 때문에 소비자들은 실수로 함정에 빠질 수 있습니다. 따라서 이러한 제품명 변경은 대다수 소비자에게 좋지 않은 선택이었습니다.
2017년 9월, USB 3.2가 출시되었습니다. USB Type-C는 데이터 전송을 위해 듀얼 10Gbps 채널을 지원하며, 최대 20Gb/s(2500MB/s)의 속도와 최대 출력 전류는 20V/5A입니다. 다른 측면들은 소소하게 개선되었습니다.
▲USB 이름 변경 과정
하지만 2019년에 USB-IF는 또 다른 이름 변경을 단행했습니다. USB 3.1 Gen1(원래 USB 3.0)을 USB 3.2 Gen1로, USB 3.1 Gen2(원래 USB 3.1)를 USB 3.2 Gen2로, USB 3.2를 USB 3.2 Gen 2×2로 변경했습니다.
현재와 미래: USB4의 도약
이제 USB4에 도달했으니, 이 새로운 프로토콜 표준의 업그레이드와 개선 사항을 살펴보겠습니다. 무엇보다도, "3"에서 "4"로의 세대 간 업그레이드이기 때문에 개선 사항이 상당할 것으로 예상됩니다.
우리가 수집한 모든 정보를 바탕으로 USB4의 새로운 기능은 다음과 같이 요약됩니다.
1. 최대 전송 속도 40Gbps:
듀얼 채널 전송을 통해 USB4의 이론적인 최대 전송 속도는 40Gbps에 도달할 수 있는데, 이는 Thunderbolt 3(이하 "Thunderbolt 3")의 속도와 동일합니다.
실제로 USB4는 10Gbps, 20Gbps, 40Gbps의 세 가지 전송 속도를 지원합니다. 따라서 가장 빠른 전송 속도인 40Gbps를 지원하는 제품을 구매하려면 구매 전에 사양을 확인하는 것이 좋습니다.
2. Thunderbolt 3 인터페이스와 호환:
일부(전부는 아님) USB4 기기는 Thunderbolt 3 인터페이스와도 호환됩니다. 즉, 기기에 USB4 인터페이스가 있다면 Thunderbolt 3 기기를 외부에 연결할 수도 있습니다. 하지만 이는 필수 사항은 아닙니다. 호환 여부는 기기 제조업체의 정책에 따라 달라집니다.
3. 동적 대역폭 리소스 할당 기능:
USB4 포트를 디스플레이 연결 및 데이터 전송에도 사용하는 경우, 포트는 상황에 따라 적절한 대역폭을 할당합니다. 예를 들어, 비디오가 1080p 디스플레이를 구동하는 데 대역폭의 20%만 필요하다면, 나머지 80%의 대역폭은 다른 작업에 사용할 수 있습니다. 이는 USB 3.2 및 이전 버전에서는 불가능했습니다. 그 이전에는 USB의 작동 방식이 번갈아 가며 이루어졌습니다.
4. USB4 장치는 모두 USB PD를 지원합니다.
USB PD는 USB Power Delivery(USB 전력 전송)의 약자로, 현재 주류를 이루는 고속 충전 프로토콜 중 하나입니다. USB-IF(USB-IF)에서 제정한 이 규격은 더 높은 전압과 전류를 구현할 수 있으며, 최대 전력 전송량은 100W에 달하고 전력 전송 방향은 자유롭게 변경할 수 있습니다.
USB-IF 규정에 따르면 현재 USB PD 충전 인터페이스의 표준 형식은 USB Type-C입니다. USB Type-C 인터페이스에는 PD 통신 구성 채널에 사용되는 CC1과 CC2 두 개의 핀이 있습니다.
5. USB Type-C 인터페이스만 사용 가능합니다.
위의 특징을 고려하면 USB4는 USB Type-C 커넥터를 통해서만 작동한다는 것을 알 수 있습니다. 실제로 USB PD뿐만 아니라 다른 최신 USB-IF 표준에서도 Type-C에만 적용됩니다.
6. 이전 프로토콜과 역호환이 가능합니다.
USB4는 USB 3 및 USB 2 장치 및 포트와 함께 사용할 수 있습니다. 즉, 이전 프로토콜 표준과 하위 호환이 가능합니다. 그러나 USB 1.0과 1.1은 지원되지 않습니다. 현재 이 프로토콜을 사용하는 인터페이스는 시장에서 거의 자취를 감췄습니다.
물론 USB4 장치를 USB 3.2 포트에 연결하면 40Gbps의 속도로 전송할 수 없습니다. 또한, 기존 USB 2 인터페이스는 USB4 인터페이스에 연결한다고 해서 속도가 빨라지는 것도 아닙니다.
게시 시간: 2025년 7월 21일
