Granite River Labs, GRL
Yumi Yao
Thunderbolt 介面已逐漸應用在筆記型電腦、桌上型電腦、拓展塢、顯示屏，記憶體等裝置。 Thunderbolt 因其功能強大，一條簡單的線連接實現數據傳輸，電力傳輸和影音視頻傳輸等多樣功能，一直深受消費者的追捧。 因應市場的發展，Intel 也在2023年9月正式發布了 Thunderbolt 5，並展示了支援 Thunderbolt 5的筆記型電腦和拓展塢的樣機原型。
Thunderbolt 5的設計是以USB4 V2規範完整版本所製定的，常規的對稱傳輸模式下速率可達80Gbps，同時它還能以非對稱傳輸方式提供可高達120Gbps（傳輸120Gbps，接收40Gbps）傳輸速度表現， 相對Thunderbolt 4更提升3倍傳輸頻寬，在供電瓦數更可達240W。 Thunderbolt 5的強大功能不僅能滿足一般使用者的使用場景需求，還能滿足遊戲玩家和影片製作者等專業使用者對高解析度顯示的超高需求。
圖說：Thunderbolt 5將在品牌與線材識別實用新的標誌
Thunderbolt 5和 Thunderbolt 4差異在哪裡？
支援頻寬
Thunderbolt 5的PCIe為 Gen4，傳輸頻寬是Thunderbolt 4的兩倍，可高效應用於儲存裝置和外接顯示卡。
Networking 速度
雷電組網可以在兩台筆電之間使用一條Thunderbolt數據線進行點對點連接，實現數據傳輸。 Thunderbolt 5 Networking傳輸功能是Thunderbolt 4 Networking的兩倍，一條線材即可實現筆電對筆電的檔案瞬間傳輸。
訊號編碼
Thunderbolt 5的電氣層和USB4 Gen4一樣，是採用PAM3（Pulse Amplitude Modulation 3-level）訊號編碼（可參考文章：迎接 USB4－80Gbps 超高速時代來臨）；而Thunderbolt 4則是採用NRZ訊號編碼。 從總損耗和誤碼率兩個方向考慮，PAM-3均優於NRZ，能大幅降低訊號在晶片、晶片封裝、電路板、連接器和電纜中的損耗，讓Thunderbolt傳輸性能提升。
支援螢幕
Thunderbolt 5在Full HD模式下可顯示540Hz，支援8K螢幕，或是外接3個4K 144Hz的螢幕；Thunderbolt 4可以外接2個4K 60Hz的螢幕或一個8K 30Hz螢幕。
Thunderbolt 5向下相容
Thunderbolt 5支援USB4 V2，PCle Gen 4，DisplayPort 2.1，相容於Thunderbolt3和4等等。
Thunderbolt™的演進過程
Intel從2011年起，一直推動與 Apple 積極參與開發的 Thunderbolt，且於同年，Apple 推出新的 MacBook Pro 產品線，並宣布採用新一代I/O界面，與Mini DisplayPort 做整合，可以透過 Daisy- chain 連接最多6個週邊設備，此時，正是 Thunderbolt 正式推出市場的時刻，其雙向傳輸速度可達10Gbit/s。
Source: Apple.com
Thunderbolt 2於2013年6月推出，Intel發布第二代Thunderbolt控制器“Falcon Ridge”，並將此介面商品命名為Thunderbolt 2（依舊使用Mini DisplayPort介面），與Thunderbolt 1相比，其傳輸速度翻倍 至20Gbit/s（雙向傳輸），另可傳輸4K解析度顯示器。
Thunderbolt 3開始，Intel對外開放其技術，即相關技術授權費轉換為減免的形式（但是廠商做認證仍需付費，兩者不同），並且第十代酷睿Ice Lake處理器已經把Thunderbolt 3控制器整合 到CPU內部，這個時候，也意味著介面的使用成本與前兩代相比，大幅降低。 Thunderbolt 3已經開始改用USB-C接口，頻寬更是進階到40Gbit/s，實現一個介面完成多種功能，完成多元生態的整合。 無論是影音傳輸，資料傳輸，或是快充，都能透過Thunderbolt 3來實現。
Thunderbolt 4是以 Thunderbolt 3架構為基礎，於2020年推出，而同年，Intel推出代號為「Tiger Lake」的行動PC處理器是第一個整合Thunderbolt 4的處理器。 從介面類別和頻寬方向來看，Thunderbolt 4似乎與Thunderbolt 3沒有太大的區別，但是，作為最新一代Thunderbolt技術，它不但支援新的USB4™、DisplayPort 1.4和PCIe 3.0x4（不低於32Gbps）， 而且在使用者情境上也得到了大幅的擴展。
Thunderbolt 5技術預計在2024年先透過Barlow Ridge獨立晶片方式提供回歸到較早Thunderbolt 技術需要在既有平台上添加一顆額外晶片的模式，可搭配PC 或是筆記型電腦，同時也不斷有周邊設備投入 設計產出中。
小故事：2019年，Intel宣布將Thunderbolt 3的協定貢獻給USB推廣組織（USB Promotor Group），讓Thunderbolt 3協定得以整合到新的USB4架構。
強制性認證 透過標誌識別技術
從Thunderbolt 3開始使用USB Type-C接口，使得應用範圍更為廣泛和多元，為終端消費者提供更大的彈性和更多的功能用途，但也導致產品在設計層面上更為複雜，舊技術 需向下相容，產品與產品之間若因協議溝通不良等因素，也容易造成生態圈之間的互不相容，最終導致產品無法正常運作，使用者體驗感差。 由於Thunderbolt 為了保障使用者使用體驗與產品品質，Intel強調，廠商若想使用Thunderbolt的標誌或圖標，則必須通過Thunderbolt的認證測試，且簽署Thunderbolt商標許可。
Thunderbolt 認證要求包括Pre-Cert，電氣性能測試（EV; Electrical Validation）和功能性測試（FV; Functional Validation）。
Intel在2023年Q4階段也公佈了Thunderbolt Host FV認證規範Version 2.0，其中以下測試項目新增了Thunderbolt 5的筆電和外部設備的驗證：
- 3.2.1 Hot Plug/Unplug (新增連結方式：Host 🡨 🡪TBT5 🡨🡪TBT4🡨🡪TBT3)
- 3.2.2 Power Cycle/Reboot (新增連線方式：Host 🡨 🡪TBT5 🡨🡪TBT4🡨🡪TBT3)
- 3.2.4 Sx Flow(新增連線方式：Host 🡨 🡪TBT5 🡨🡪TBT4🡨🡪TBT3)
- 3.2.5 Peer to Peer (新增TBT5筆電，進行Peer to Peer資料傳輸)
- 3.4.4 Complex Topology (新增連線方式如下圖)
- 3.4.5 Performance（新增Thunderbolt 5儲存類別裝置）
GRL自2012年來獲得Intel®授權，目前可針對Host和Device產品執行Thunderbolt 認證測試服務，就地化的測試團隊和管理團隊，能為您提供快速高效的回饋。
USB4™、USB、USB-C®、USB Type-C®和USB-IF是USB Implementers Forum的註冊商標
Intel、Thunderbolt™ 3 、Thunderbolt™ 4和Thunderbolt™ 5是Intel的註冊商標
參考資料
Official Thunderbolt Technology website
Intel Introduces Thunderbolt 5 Connectivity Standard
Thunderbolt Technology: The Fastest, Simplest, and Most Reliable USB-C Connection
英特爾發表Thunderbolt 5，最高支援120Gbps單向傳輸
作者
GRL東莞技術工程師 姚雅文 Yumi Yao
利物浦大學碩士研究生，於測試認證行業5年工作經驗，GRL技術文章作者及宣傳內容製作人，希望藉由科普內容與各位讀者相互交流共同成長。
