Thunderbolt 3, 4 et 5 vs USB4 : débits et câbles

Thunderbolt 4 et USB4 ne sont pas des standards concurrents. L’USB4 est construit sur le protocole Thunderbolt 3, qu’Intel a cédé à l’USB-IF en 2019, de sorte qu’un port Thunderbolt 4 est un port USB4 dont toutes les fonctions optionnelles sont rendues obligatoires. Les deux fonctionnent à 40 Gbps sur USB-C, et tous deux utilisent le même connecteur physique. La différence pratique réside dans ce que le port doit faire, pas dans ce que le câble peut transporter.

Ce que chaque génération apporte réellement

Thunderbolt 3 a introduit 40 Gbps sur le connecteur USB-C en 2015 et permettait jusqu’à 15 W pour les appareils alimentés par le bus. Thunderbolt 4 a conservé les mêmes 40 Gbps mais a relevé le plancher : PCIe à 32 Gbps, deux écrans 4K ou un 8K, et charge d’ordinateur portable jusqu’à 100 W sur au moins un port. Thunderbolt 5 double la liaison à 80 Gbps dans les deux sens, avec Bandwidth Boost donnant jusqu’à 120 Gbps dans un sens pour les écrans, PCIe à 64 Gbps et charge jusqu’à 240 W.

L’USB4 est la spécification plus souple. Il définit des liaisons à 20 Gbps et 40 Gbps, et USB4 Version 2.0 ajoute 80 Gbps, ou 120 Gbps dans un sens. Tout ce qui dépasse le débit de base est optionnel : un port USB4 peut ou non transporter du PCIe, peut ou non piloter deux écrans, et peut ou non charger un ordinateur portable à pleine vitesse. Un port Thunderbolt 4 n’a pas de tels manques.

L’USB4 est-il identique à Thunderbolt

Non, mais ils partagent une base. L’USB4 est construit sur le protocole Thunderbolt 3, donc les câbles Thunderbolt 3, 4 et 5 fonctionnent aussi comme câbles USB-C pour les données et la charge. L’inverse n’est pas automatique : un simple câble USB-C peut être un câble USB 2.0 fonctionnant à 480 Mbps, ou transporter 10, 20, 40 ou 80 Gbps, et rien sur la prise ne vous dit lequel. C’est pourquoi les câbles USB-C ne sont pas tous identiques et pourquoi un câble qui charge un téléphone peut ne pas piloter une station d’accueil.

Les appareils USB4 se répartissent en pratique en deux niveaux. Un port USB4 à 20 Gbps est un vrai port USB4. Un port à 40 Gbps correspond à la bande passante Thunderbolt 3. Seuls Thunderbolt 4 et 5 exigent l’ensemble complet des fonctions, c’est pourquoi les deux noms ne sont pas interchangeables même si le connecteur l’est.

Longueurs de câbles et ce que la spécification permet

La spécification USB Type-C fixe des longueurs maximales selon la vitesse, et elles chutent rapidement à mesure que la bande passante augmente :

Les câbles Thunderbolt 4 universels passifs 40 Gbps vont jusqu’à 2 m (6,6 ft), ce qui est plus long que la valeur USB4 passive car les câbles Thunderbolt sont construits et testés selon une exigence plus stricte. Au-delà de ces longueurs, les câbles actifs ou optiques prennent le relais. Un câble Thunderbolt acheté pour une station d’accueil doit être une pièce certifiée 40 Gbps ou 80 Gbps, pas un câble de charge uniquement.

Alimentation et charge sur le même connecteur

USB Power Delivery Standard Power Range va jusqu’à 100 W (20 V à 5 A) avec des tensions fixes de 5 V, 9 V, 15 V et 20 V. PD 3.1 (2021) Extended Power Range porte cela à 240 W (48 V à 5 A) et ajoute 28 V, 36 V et 48 V. Tout câble USB-C vers USB-C doit transporter 3 A, soit 60 W à 20 V. Les courants supérieurs à 3 A nécessitent un câble 5 A avec une puce e-marker : câbles 100 W, et câbles 240 W EPR.

C’est la cause la plus fréquente d’un ordinateur portable qui charge lentement ou pas du tout. Le port peut prendre en charge 100 W, le chargeur peut fournir 100 W, et le câble entre les deux peut être une pièce 3 A limitée à 60 W. Thunderbolt 5 élève le plafond à 240 W, mais seulement avec un câble adapté.

Écrans, stations d’accueil et PCIe

Thunderbolt 4 pilote deux écrans 4K ou un 8K, et transporte du PCIe à 32 Gbps, ce qui permet à un seul câble de faire fonctionner une station d’accueil avec Ethernet, stockage et vidéo. Thunderbolt 5 porte le PCIe à 64 Gbps et ajoute Bandwidth Boost, donnant jusqu’à 120 Gbps dans un sens lorsqu’un écran à haut rafraîchissement en a besoin.

Les ports USB4 peuvent faire de même, ou pas. Un port USB4 sans PCIe ne tunnelise que les données et la vidéo. Un port USB4 avec DisplayPort Alt Mode transporte DisplayPort sur USB-C, et l’extrémité écran de la chaîne suit les mêmes règles qu’un port natif, c’est là que DisplayPort 1.2, 1.4 et 2.1, et câbles DP40/DP80 importent pour le taux de rafraîchissement et la résolution. Une station d’accueil qui annonce 4K à 60 Hz nécessite que le port hôte, le câble et la station soient compatibles.

Quel câble acheter

Adaptez le câble à la tâche, pas au numéro de version sur la boîte.

• Charger un téléphone ou un petit appareil : n’importe quel câble USB-C avec l’intensité nominale correcte fera l’affaire.
• Charger un ordinateur portable à 100 W ou plus : un câble 5 A avec e-marker, homologué 100 W ou 240 W EPR.
• Une station d’accueil Thunderbolt ou un périphérique PCIe externe : un câble Thunderbolt 4 ou Thunderbolt 5 certifié, à une longueur que la norme autorise.
• Un appareil USB4 à 40 Gbps : un câble USB4 40 Gbps passif jusqu’à 0,8 m (2,6 ft), ou un câble Thunderbolt pour des longueurs supérieures.
• Un écran sur USB-C : un câble qui transporte DisplayPort Alt Mode, pas un câble de charge uniquement.

Le nommage des câbles USB a changé exactement pour cette raison. USB 3.0, 3.1, 3.2 et USB4 : débits et noms décodés explique pourquoi le même câble peut être vendu sous plusieurs étiquettes, et pourquoi la vitesse est la seule donnée qui vaut la peine d’être vérifiée.

Ce qui ne va pas

Un câble qui se branche n’est pas un câble qui fonctionne. Les défaillances ci-dessous expliquent la plupart des problèmes Thunderbolt et USB4.

• Un câble USB-C de charge uniquement dans un rôle de données. La prise se branche, l’appareil s’allume, et la station d’accueil ou le disque n’apparaît jamais. Le câble n’a pas de paires haut débit câblées.
• Un câble 3 A sur un ordinateur portable 100 W. La charge est très lente ou la batterie se vide en charge. Le câble doit être une pièce 5 A avec e-marker.
• Un câble passif au-delà de sa longueur nominale. Les câbles USB4 40 Gbps passifs sont spécifiés jusqu’à 0,8 m (2,6 ft). Un câble passif plus long peut se lier à une vitesse inférieure ou décrocher en charge.
• Un port USB4 sans PCIe. L’Ethernet et le stockage de la station n’apparaissent pas, car le port ne tunnelise pas le PCIe. Les ports Thunderbolt 4 et 5 le font toujours.
• Supposer qu’un port USB-C est Thunderbolt. De nombreux ports USB-C sont USB 2.0 (480 Mbps) ou USB 5Gbps uniquement. Le marquage du port, pas sa forme, vous le dit.
• Mauvaise orientation d’un câble optique ou actif. Les câbles actifs en cuivre et optiques sont directionnels ; l’extrémité source va à l’ordinateur.
• Appareils Thunderbolt 3 sur un hôte Thunderbolt 5. Ils fonctionnent, aux débits Thunderbolt 3, via un câble qui répond à l’exigence plus ancienne.

L’alimentation secteur est hors de propos ici. Lorsqu’une station d’accueil ou un chargeur se connecte au secteur, ce travail revient à un électricien qualifié.