Introduction à l'USB 4
L'USB4 est le système USB spécifié dans la norme USB4. Le Forum des développeurs USB a publié sa version 1.0 le 29 août 2019. Son nom complet est Universal Serial Bus Generation 4. Il repose sur la technologie de transmission de données « Thunderbolt 3 », développée conjointement par Intel et Apple. La vitesse de transmission de données de l'USB4 peut atteindre 40 Gbit/s, soit deux fois plus que celle de l'USB 3.2 (Gen2x2).
Contrairement aux normes de protocole USB précédentes, l'USB4 nécessite un connecteur USB-C et l'alimentation via USB PD. Comparé à l'USB 3.2, il permet la création de tunnels DisplayPort et PCI Express. Cette architecture définit une méthode de partage dynamique d'une liaison haut débit unique entre plusieurs types de périphériques, optimisant ainsi la transmission de données en fonction du type et de l'application. Les produits USB4 doivent prendre en charge un débit de 20 Gbit/s et peuvent atteindre 40 Gbit/s. Cependant, grâce à la transmission par tunnel, lors de la transmission de données mixtes, même à un débit de 20 Gbit/s, le débit réel peut être supérieur à celui de l'USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
L'USB4 se décline en deux versions : 20 Gbit/s et 40 Gbit/s. Les appareils dotés d'une interface USB4 disponibles sur le marché peuvent offrir soit la vitesse de 40 Gbit/s du Thunderbolt 3, soit une version réduite à 20 Gbit/s. Si vous souhaitez acquérir un appareil offrant la vitesse de transmission la plus élevée, soit 40 Gbit/s, il est conseillé de vérifier les spécifications avant tout achat. Pour les applications nécessitant une transmission à haut débit, le choix d'un adaptateur USB 3.1 C vers C adapté est crucial, car il constitue l'élément principal permettant d'atteindre un débit de 40 Gbit/s.
Beaucoup de personnes confondent USB 4 et Thunderbolt 4. En réalité, Thunderbolt 4 et USB 4 reposent tous deux sur le protocole sous-jacent de Thunderbolt 3. Ils sont complémentaires et compatibles. Leurs interfaces sont toutes deux de type C et leur vitesse maximale est de 40 Gbit/s.
Tout d'abord, le câble USB4 dont il est question ici est la norme de transmission USB, qui est une spécification de protocole relative aux performances et à l'efficacité de la transmission USB. L'USB4 peut être considéré comme la « quatrième génération » de cette spécification.
Le protocole de transmission USB a été proposé et développé conjointement par plusieurs entreprises, dont Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC et Nortel, en 1994. Il a été publié en tant que version USB V0.7 le 11 novembre 1994. Plus tard, ces entreprises ont créé une organisation à but non lucratif pour promouvoir et soutenir l'USB en 1995, appelée USB Implementers Forum, qui est devenue l'USB-IF, et l'USB-IF est maintenant l'organisation de normalisation USB.
En 1996, l'USB-IF a officiellement proposé la spécification USB 1.0. Cependant, le débit de transmission de l'USB 1.0 n'était que de 1,5 Mbit/s, le courant de sortie maximal de 5 V/500 mA, et à cette époque, très peu de périphériques prenaient en charge l'USB ; par conséquent, les fabricants de cartes mères intégraient rarement des interfaces USB directement sur ces dernières.
▲USB 1.0
En septembre 1998, l'USB-IF a publié la spécification USB 1.1. Le débit de transmission a été porté à 12 Mbit/s et certains détails techniques de l'USB 1.0 ont été corrigés. Le courant de sortie maximal est resté à 5 V/500 mA.
En avril 2000, la norme USB 2.0 a été introduite, offrant un débit de transmission de 480 Mbit/s (60 Mo/s), soit 40 fois plus rapide que l'USB 1.1. Elle fournit un courant de sortie maximal de 5 V/500 mA et utilise un connecteur à 4 broches. L'USB 2.0 est toujours utilisée aujourd'hui et peut être considérée comme la norme USB la plus durable.
À partir de l'USB 2.0, l'USB-IF a démontré son « talent unique » en matière de renommage.
En juin 2003, l'USB-IF a renommé les spécifications et les normes de l'USB, changeant l'USB 1.0 en version USB 2.0 basse vitesse, l'USB 1.1 en version USB 2.0 pleine vitesse et l'USB 2.0 en version USB 2.0 haute vitesse.
Cependant, ce changement a eu peu d'impact sur la situation actuelle à cette époque, car les normes USB 1.0 et 1.1 sont pour la plupart sorties de la scène historique.
En novembre 2008, le groupe de promotion de l'USB 3.0, composé de géants de l'industrie tels qu'Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC et ST-NXP, a finalisé la norme USB 3.0 et l'a rendue publique. Son nom officiel était « SuperSpeed ». Ce groupe est principalement responsable du développement et de la formulation des normes de la série USB, lesquelles seront ensuite confiées à l'USB-IF pour leur gestion.
Le débit maximal de l'USB 3.0 atteint 5 Gbit/s, soit 640 Mo/s. Le courant de sortie maximal est de 5 V/900 mA. Entièrement compatible avec l'USB 2.0, il prend en charge la transmission de données en mode duplex intégral (c'est-à-dire qu'il peut recevoir et envoyer des données simultanément, contrairement à l'USB 2.0 qui est semi-duplex), et offre une meilleure gestion de l'alimentation ainsi que d'autres fonctionnalités.
L'USB 3.0 utilise un connecteur à 9 broches. Les quatre premières broches sont identiques à celles de l'USB 2.0, tandis que les cinq dernières sont spécifiques à l'USB 3.0. Par conséquent, le brochage permet de déterminer s'il s'agit d'un câble USB 2.0 ou USB 3.0.
En juillet 2013, l'USB 3.1 a été lancé, avec une vitesse de transmission de 10 Gbit/s (1280 Mo/s), se prétendant SuperSpeed+, et la tension d'alimentation maximale autorisée a été portée à 20 V/5 A, soit 100 W.
L'amélioration apportée par l'USB 3.1 par rapport à l'USB 3.0 était flagrante. Cependant, peu après, l'USB-IF a renommé l'USB 3.0 en USB 3.1 Gen1 et l'USB 3.1 en USB 3.1 Gen2.
Ce changement d'appellation a causé des problèmes aux consommateurs, car de nombreux vendeurs peu scrupuleux se contentaient d'indiquer la compatibilité USB 3.1 sur l'emballage, sans préciser s'il s'agissait de la première ou de la deuxième génération. Or, les performances de transmission des deux générations sont très différentes, et les consommateurs risquaient de se faire piéger. Par conséquent, ce changement d'appellation s'est avéré préjudiciable à la majorité des consommateurs.
En septembre 2017, l'USB 3.2 a été lancé. Sous l'appellation USB Type-C, il prend en charge deux canaux de 10 Gbit/s pour la transmission de données, avec une vitesse maximale de 20 Gbit/s (2 500 Mo/s), et le courant de sortie maximal reste de 20 V/5 A. D'autres aspects ont bénéficié d'améliorations mineures.
▲ Le processus de changement de nom des clés USB
Cependant, en 2019, l'USB-IF a procédé à un nouveau changement de nom. L'USB 3.1 Gen1 (qui était l'USB 3.0 d'origine) est devenu l'USB 3.2 Gen1, l'USB 3.1 Gen2 (qui était l'USB 3.1 d'origine) est devenu l'USB 3.2 Gen2 et l'USB 3.2 est devenu l'USB 3.2 Gen 2×2.
Aujourd'hui et demain : le bond en avant de l'USB4
Maintenant que nous avons atteint l'USB4, examinons les améliorations apportées par ce nouveau protocole. Avant tout, puisqu'il s'agit d'une mise à niveau majeure de l'USB3 à l'USB4, l'amélioration se doit d'être significative.
D’après toutes les informations que nous avons recueillies, les nouvelles fonctionnalités de l’USB4 sont résumées comme suit :
1. Vitesse de transmission maximale de 40 Gbit/s :
Grâce à la transmission à double canal, la vitesse de transmission maximale théorique de l'USB4 devrait pouvoir atteindre 40 Gbit/s, soit la même que celle du Thunderbolt 3 (ci-après dénommé « Thunderbolt 3 »).
En réalité, l'USB4 propose trois vitesses de transmission : 10 Gbit/s, 20 Gbit/s et 40 Gbit/s. Si vous souhaitez acquérir un appareil offrant la vitesse de transmission la plus élevée, soit 40 Gbit/s, il est donc conseillé de vérifier les spécifications avant tout achat.
2. Compatible avec les interfaces Thunderbolt 3 :
Certains périphériques USB 4 (mais pas tous) sont compatibles avec les interfaces Thunderbolt 3. Autrement dit, si votre appareil possède une interface USB 4, il est possible d'y connecter un périphérique Thunderbolt 3 externe. Cependant, cette compatibilité n'est pas systématique et dépend des spécifications du fabricant.
3. Capacité d'allocation dynamique des ressources de bande passante :
Si vous utilisez le port USB 4.0 simultanément pour connecter un écran et transférer des données, le port allouera la bande passante en fonction des besoins. Par exemple, si la vidéo ne nécessite que 20 % de la bande passante pour un affichage 1080p, les 80 % restants pourront être utilisés pour d'autres tâches. Ceci était impossible avec l'USB 3.2 et les versions précédentes, qui fonctionnaient alors en alternance.
4. Tous les périphériques USB4 prendront en charge USB PD.
L'USB PD (USB Power Delivery) est l'un des protocoles de charge rapide les plus répandus. Développé par l'USB-IF, il permet d'atteindre des tensions et des courants plus élevés, avec une puissance maximale de 100 W, et le sens de la transmission est réversible.
Conformément aux normes de l'USB-IF, l'interface de charge USB PD standard actuelle devrait être de type USB-C. Cette interface comporte deux broches, CC1 et CC2, utilisées pour la configuration des canaux de communication PD.
5. Seule l'interface USB Type-C peut être utilisée.
Compte tenu de cette caractéristique, il est logique de savoir que l'USB4 ne fonctionne qu'avec des connecteurs USB Type-C. En effet, non seulement l'USB PD, mais aussi les autres normes récentes de l'USB-IF, sont exclusivement compatibles avec le Type-C.
6. Peut être rétrocompatible avec les protocoles antérieurs
L'USB4 peut être utilisé avec les périphériques et ports USB 3 et USB 2. Autrement dit, il est rétrocompatible avec les normes de protocole précédentes. Cependant, l'USB 1.0 et 1.1 ne sont pas pris en charge. Aujourd'hui, les interfaces utilisant ce protocole ont quasiment disparu du marché.
Bien entendu, lorsqu'on connecte un périphérique USB 4.0 à un port USB 3.2, la vitesse de transmission ne peut pas atteindre 40 Gbit/s. De même, une interface USB 2.0 classique ne deviendra pas plus rapide simplement en étant connectée à une interface USB 4.0.
Date de publication : 21 juillet 2025
