Thunderbolt 4 und USB4 teilen sich die gleiche physikalische Schnittstellenspezifikation, beide beziehen sich auf TBT4 und haben theoretisch die gleiche Ratenkompatibilität. Sie unterscheiden sich jedoch in den verwendeten Protokollen. USB4 verwendet das Tunneling-Protokoll, während Thunderbolt 4 die DP- und PCIe-Protokolle verwendet. In der praktischen Anwendung sind die funktionalen Unterschiede zwischen ihnen kaum spürbar, und die gleiche Testsoftware kann für Thunderbolt 4, Thunderbolt 3 und USB4 verwendet werden.

Thunderbolt 4

Thunderbolt 4, die neueste Version der Thunderbolt-Schnittstelle, wurde aus Thunderbolt 3 entwickelt und verwendet weiterhin den USB-Typ-C-Anschluss. Intel kündigte Thunderbolt 4 Anfang 2020 offiziell an und begann im Herbst desselben Jahres mit der Auslieferung auf Core-basierten Laptops der 11. Generation. Im Vergleich zu Thunderbolt 3 erhöht Thunderbolt 4 die minimale PCIe-Link-Bandbreitenanforderung von 16 Gbit/s auf 32 Gbit/s und fügt Unterstützung für zwei 4K-Monitore (60 Hz) über das DisplayPort 1.4-Protokoll hinzu. Weitere Verbesserungen sind die Möglichkeit, den PC aus dem Ruhezustand aufzuwecken, Unterstützung für Zubehör mit bis zu vier Thunderbolt-Anschlüssen und Unterstützung für Intel VT-d DMA-Schutz für virtuelle Maschinen.

Thunderbolt 4 unterstützt eine bidirektionale Bandbreite von bis zu 40 Gbit/s, was es zu einer idealen Schnittstelle für PC-zu-PC-Datenübertragung, optimale SSD-Speicherlösungen und externe GPU-Docks wie das Razer Core X macht. Mindestens eine Thunderbolt 4-Schnittstelle auf einem Laptop kann das Gerät aufladen, und seine universelle Kompatibilität erstreckt sich auf die Unterstützung aller aktuellen und früheren USB-Standards, einschließlich USB 4. USB 4-Peripheriegeräte können direkt in den Thunderbolt 4-Anschluss eingesteckt und mit voller Geschwindigkeit betrieben werden. Thunderbolt 4 kann auch ältere USB-Peripheriegeräte über USB-Typ-C- oder Typ-A-Anschlüsse (über Adapter oder Dockingstations) aufnehmen. Die Docking-Lösung ist besonders geeignet für Laptops mit begrenzten externen Anschlüssen. Darüber hinaus kann Thunderbolt 4 bis zu 98 Watt Ladeleistung für Laptops liefern.

Dennoch hat Thunderbolt 4 einige inhärente Einschränkungen. Obwohl seine theoretische Übertragungsrate 40 Gbit/s beträgt, ist ein Teil der Bandbreite für die Videoausgabe reserviert, um eine bessere Kompatibilität mit DisplayPort (DP) zu gewährleisten, wodurch nur 32 Gbit/s für die Datenübertragung übrig bleiben, was ungefähr dem PCIe 3.0 x4-Standard entspricht. Daher beträgt die theoretische Höchstgeschwindigkeit von Thunderbolt 4 nur 3200 MB/s, und es gibt einen gewissen Leistungsverlust bei der Verwendung einer externen Grafikkarten-Dockingstation, wobei der Verlust bei höherwertigen Grafikkarten größer ist. Wenn Thunderbolt 4-Schnittstellen mit Speicherperipheriegeräten gekoppelt werden, die das Thunderbolt-Protokoll nicht unterstützen, beträgt die maximale Übertragungsgeschwindigkeit nur das Niveau von USB 3.2 Gen2, also nur 10 Gbit/s oder weniger als 1000 MB/s.

USB4.0

USB4, kurz für Universal Serial Bus Generation 4, wurde erstmals 1996 mit der Veröffentlichung der USB 1.0-Spezifikation eingeführt, die Übertragungsgeschwindigkeiten von 1,5 Mbit/s (Low-Speed) und 12 Mbit/s (Full-Speed) unterstützte. Anschließend wurden nacheinander Versionen mit unterstützten Geschwindigkeiten von 480 Mbit/s, 5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 20 Gbit/s usw. veröffentlicht. Im September 2019 wurde die neueste Generation der USB4-Spezifikation veröffentlicht, die 20 Gbit/s und 40 Gbit/s unterstützt.

USB4.0 übernimmt direkt den von Intel und Apple 2015 auf High-End-Laptops eingeführten "Thunderbolt" Thunderbolt3-Protokollstandard, basierend auf der USB-Typ-C-Schnittstelle. Die Datenübertragungsrate unterstützt zwei Raten: 10 Gbit/s/Lane und 20 Gbit/s/Lane, und unterstützt selektiv die TBT3-kompatiblen Raten von 10,3125 Gbit/s/Lane und 20,625 Gbit/s/Lane. Gleichzeitig unterstützt es DisplayPort, PCIE und andere Signalstandards über den alternativen Modus (ALT Mode). Um Verwirrung zu vermeiden, hat Intel die Benennung der Thunderbolt-Schnittstelle vereinheitlicht, die zukünftig auf High-End-Laptops als Thunderbolt4 eingesetzt werden soll.