USB4 Gen4 (Ver 2.0) 80Gbps 240W 超高速傳輸線完整指南

USB4 Gen4 技術革命:從 40Gbps 躍升至 80Gbps

隨著數位內容創作、AI 運算與高解析度影音需求的快速增長,傳統的數據傳輸技術已逐漸無法滿足現代專業工作者的需求。USB-IF(USB Implementers Forum)正式發布 USB4 Version 2.0 規格,將傳輸速率從 Gen3 的 40Gbps 倍增至 80Gbps,並以 USB4 Gen4 標示,為高速數據傳輸開啟全新篇章。

這項技術突破不僅提升了傳輸效能,更完整支援 DisplayPort 2.1 協定,使得 16K@60Hz 或 8K@120Hz 的超高解析度影像輸出成為可能。搭配 USB Type-C 線纜和連接器 2.2 版規格,以及 USB PD 3.1 規格 1.6 版本的更新,USB4 Gen4 傳輸線成為專業人士、內容創作者與電競玩家不可或缺的工具。

PAM3 編碼技術:實現 80Gbps 的關鍵

為何選擇 PAM3 而非 NRZ 或 PAM4?

USB4 Gen4 要達到 80Gbps 的傳輸速率,同時沿用與 Gen3 相同的 PCB 線纜規格,必須採用更先進的訊號編碼技術。從技術層面分析,主要考量兩大關鍵因素:

總損耗考量分析

訊號從主機端的發送器(TX)經由連接器、線纜傳輸至裝置端的接收器(RX),整個路徑都會產生訊號損耗。在 Gen3 相同線纜及 PCB 的最大允許損耗條件下:

• NRZ 編碼方案:若採用傳統 NRZ(Non-Return-to-Zero)以 40Gbps 傳輸,其 Nyquist 頻率為 20GHz,此時傳輸損耗將超過 40dB。這麼高的損耗已超出接收端 IC 的補償能力範圍,導致訊號無法正確解碼接收,因此 NRZ 無法滿足 Gen4 的技術要求。

• PAM4 編碼方案:採用四階脈衝振幅調變(Pulse Amplitude Modulation 4-level),Nyquist 頻率降至 10GHz,總傳輸損耗約為 23dB,理論上 IC 可以補償此損耗。

• PAM3 編碼方案:採用三階脈衝振幅調變,Nyquist 頻率為 12.8GHz,總傳輸損耗約為 28dB,同樣在 IC 可補償範圍內。

經過 USB-IF 技術委員會的深入評估,最終選定 PAM3 作為 USB4 Gen4 的官方編碼標準。PAM3 在頻譜效率、功耗控制與訊號完整性之間取得最佳平衡,確保在現有線纜基礎設施下實現 80Gbps 的穩定傳輸。

USB4 Gen4 核心規格與技術特性

傳輸速率與協定支援

USB4 Gen4 傳輸線支援高達 80Gbps 的雙向數據傳輸(40Gbps × 2),相當於每秒傳輸約 10GB 的數據量。這樣的傳輸速度能夠在數秒內完成 4K 電影的傳輸,或即時傳輸未壓縮的 8K 影片串流。

協定相容性方面,USB4 Gen4 完整支援:

• PCIe 4.0:提供高速外接顯卡、SSD 固態硬碟與擴充卡的連接能力

• DisplayPort 2.1:支援 16K@60Hz 或 8K@120Hz 超高解析度影像輸出

• Thunderbolt 3/4:向下相容 Thunderbolt 生態系統

• USB4 Gen3 與 USB 3.2:確保與既有裝置的完整相容性

充電功率與 USB PD 3.1 EPR

USB4 Gen4 傳輸線搭載 USB Power Delivery 3.1 Extended Power Range(EPR)技術,將充電功率從傳統的 100W 大幅提升至 240W(48V/5A)。這項突破使得高功耗裝置如:

• 高階電競筆電與行動工作站

• 專業繪圖工作站

• 伺服器級運算設備

• 多螢幕擴充基座

都能透過單一 USB-C 連接埠同時進行高速數據傳輸與快速充電,實現真正的「一線通」解決方案。

影像輸出能力革新

支援 DisplayPort 2.1 協定的 USB4 Gen4 傳輸線,能夠輸出:

• 16K 解析度(15360 × 8640)@ 60Hz 更新率

• 8K 解析度(7680 × 4320)@ 120Hz 更新率

• 雙 4K 顯示器同時運作,各自維持 120Hz 高更新率

這樣的影像輸出能力滿足專業影像編輯、3D 渲染、醫療影像處理與高階電競等需求場景。

USB4 Gen4 vs Gen3:世代技術對比

從對比表可以看出,USB4 Gen4 不僅在速度上翻倍,更在供電、影像輸出與協定支援等各方面都有顯著提升,代表著 USB 技術的重大進化。

USB4 Gen4 Ver2.0 規格80Gbps實際應用場景與產業解決方案

專業內容創作與影音製作

對於影片剪輯師、3D 動畫師與攝影師而言,USB4 Gen4 傳輸線能夠:

• 快速備份數 TB 級的原始素材檔案

• 即時預覽 8K 或 16K 解析度影片時間軸

• 連接高速 NVMe SSD 陣列進行即時影片剪輯

• 支援多台高解析度監視器同步顯示

一部 100GB 的 4K 原始素材,透過 USB4 Gen4 傳輸僅需約 10 秒即可完成,相較 Gen3 的 20 秒,效率提升一倍。

電競與遊戲產業

電競玩家與遊戲開發者能透過 USB4 Gen4 獲得:

• 超低延遲的外接顯卡連接:支援 PCIe 4.0 的完整頻寬

• 16K 或多 4K 顯示器配置:創造沉浸式遊戲體驗

• 240W 快充支援:讓高效能電競筆電保持滿電狀態

• 高速外接儲存裝置:快速讀取大型遊戲檔案

AI 運算與資料科學

在人工智慧與機器學習領域,USB4 Gen4 提供:

• 高速數據集載入與模型訓練

• 連接外部 GPU 加速運算單元

• 大型訓練數據的快速傳輸與備份

• 多節點工作站之間的高速數據交換

企業級資料中心與伺服器

資料中心管理者可利用 USB4 Gen4:

• 快速部署與維護伺服器設備

• 高速備份與災難復原

• 連接高效能儲存陣列

• 支援 240W 供電的邊緣運算設備

金淶電子 USB4 Gen4 傳輸線技術優勢

高品質材料與工藝

金淶電子採用業界頂級材料打造 USB4 Gen4 傳輸線:

• OFHC 無氧銅導體:確保訊號傳輸品質與低電阻損耗

• 鋅合金金屬外殼:提供優異的 EMI 電磁干擾防護

• 尼龍編織護套:增強線材抗拉扯與耐用性

• Cypress 2103 E-Marker 晶片:智能辨識裝置並協商最佳傳輸參數

USB-IF 官方認證

金淶電子是台灣少數通過 USB-IF 官方認證,並能量產 USB4 80Gbps 240W Type-C 傳輸線的專業製造商。每條傳輸線都經過:

• 電氣特性測試

• 訊號完整性驗證

• 高低溫環境測試

• 插拔耐久度測試(超過 10,000 次)

• EMI/EMC 電磁相容性測試

OEM/ODM 客製化服務

金淶電子提供完整的 OEM/ODM 代工服務,協助客戶:

• 客製化線材長度與規格

• 開發專屬品牌包裝設計

• 提供技術諮詢與整合支援

• 符合國際標準認證協助

應用領域涵蓋工業自動化、醫療設備、車用電子與消費性電子等多元產業。

常見問題解答(FAQ)

Q1:USB4 Gen4 傳輸線是否向下相容舊款裝置?

A:是的,USB4 Gen4 傳輸線完全向下相容 USB4 Gen3、USB 3.2、USB 3.1、USB 3.0 及 USB 2.0 裝置。當連接較舊規格的裝置時,傳輸線會自動協商至該裝置支援的最高速度運作,確保最佳相容性。

Q2:使用 USB4 Gen4 傳輸線需要特殊的主機端或裝置端支援嗎?

A:要達到完整的 80Gbps 傳輸速度,主機端(如電腦或筆電)和裝置端(如外接硬碟或顯示器)都必須支援 USB4 Gen4 規格。如果僅單邊支援,則會降速至雙方都支援的最高規格運作。建議確認設備規格後再選購。

Q3:USB4 Gen4 的 240W 充電功能如何運作?

A:USB4 Gen4 傳輸線支援 USB PD 3.1 EPR(Extended Power Range)規範,透過 E-Marker 晶片智能識別裝置的電力需求,並協商最佳充電參數。充電電壓可達 48V,電流可達 5A,實現最高 240W 的功率輸出。僅有支援 PD 3.1 EPR 的裝置才能使用完整 240W 功率,一般裝置則會協商至其支援的最高功率。

Q4:USB4 Gen4 傳輸線的長度是否會影響傳輸速度?

A:是的,線材長度會影響訊號衰減。對於 80Gbps 的傳輸速度,建議使用 1 米以內的無源(passive)傳輸線以確保最佳效能。若需要更長的距離(2 米以上),建議選用配備主動訊號放大器(active cable)的版本,或使用中繼擴充器來維持訊號品質。

Q5:如何確認我的裝置是否支援 USB4 Gen4?

A:您可以透過以下方式確認:

1. 查看裝置規格表,尋找「USB4 Gen4」、「USB4 80Gbps」或「USB4 Version 2.0」字樣

2. 檢查連接埠旁是否標示「USB4」或閃電符號

3. 查詢製造商官網的技術規格說明

4. 使用系統工具軟體(如 Windows 的裝置管理員)查看 USB 控制器規格

5. 
   

Q6:USB4 Gen4 與 Thunderbolt 4 有何不同?

A:USB4 Gen4(80Gbps)在傳輸速度上是 Thunderbolt 4(40Gbps)的兩倍。USB4 Gen4 支援 DisplayPort 2.1 和 PCIe 4.0,而 Thunderbolt 4 支援 DisplayPort 1.4 和 PCIe 3.0。不過 USB4 Gen4 向下相容 Thunderbolt 3/4 裝置。選擇時應根據實際應用需求與裝置生態系統考量。

Q7:使用 USB4 Gen4 傳輸線時會發熱嗎?

A:在高速傳輸或高功率充電(如 240W)時,傳輸線的連接器部分會產生適度溫升,這是正常現象。金淶電子的 USB4 Gen4 傳輸線採用高品質材料與散熱設計,確保溫度控制在安全範圍內。若發現異常過熱,請停止使用並聯繫供應商檢測。

Q8:金淶電子的 USB4 Gen4 傳輸線提供什麼樣的品質保證?

A:金淶電子提供的 USB4 Gen4 傳輸線通過 USB-IF 官方認證,並經過嚴格的品質控制流程。每條傳輸線都經過多項測試驗證,包括電氣特性、插拔耐久度(超過 10,000 次)、高低溫環境測試等。我們提供完整的售後服務與技術支援,詳情請洽詢客服。

Q9:購買 USB4 Gen4 傳輸線時應注意什麼?

A:選購時請注意:

• 確認產品是否通過 USB-IF 官方認證

• 檢查是否配備 E-Marker 晶片(必要元件)

• 了解線材長度對傳輸效能的影響

• 確認支援的充電功率是否符合需求

• 選擇信譽良好的製造商,確保品質與售後服務

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Q10:如何聯繫金淶電子進行產品諮詢或訂購?

A:您可以透過以下方式聯繫我們:

• 電話:+886-2-2437-1118

• 客服手機： +886-920261588

• 電子郵件:andy@king-lai.com.tw

• 我們的專業團隊將為您提供完整的技術諮詢、產品規格說明與客製化服務支援

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USB4 Gen4(Version 2.0)代表著 USB 技術的重大飛躍,80Gbps 的傳輸速率、240W 的充電能力以及 16K 影像輸出支援,為專業工作者、內容創作者與科技愛好者帶來前所未有的效能體驗。

金淶電子作為業界領先的 USB4 傳輸線製造商,憑藉深厚的技術實力與 USB-IF 認證資格,為客戶提供高品質、高可靠性的 USB4 Gen4 80Gbps 240W 傳輸線產品。無論是個人使用或企業採購,我們都能提供最專業的解決方案與技術支援。

歡迎聯繫金淶電子,讓我們協助您跨入 80Gbps 超高速傳輸的新時代!