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在CES 2022发布会上，AMD对Ryzen 6000的一个升级迎来了弹幕一连串“yes”，那就是AMD终于支持USB4了。
USB实施者论坛（USB-IF）是推动和采用USB技术的支持组织，2019年，USB-IF宣布推出USB4规范，这是一项重大更新，旨在提供下一代USB架构，补充和构建现有USB 3.2和USB 2.0架构。USB4架构基于英特尔向USB Promoter Group提供的Thunderbolt协议规范。它使USB的最大总带宽加倍，并支持多个同步数据和显示协议。USB4规范的开发于2019年3月由USB Promoter Group首次公布。
USB4与上一代协议标准相比最大的亮点就是其数据传输速度最大可以达到40Gbps，除此之外，USB4使用Type-C端口，线缆类型为C to C；USB4 需要USB PD支持提供充电功能，同时将电力传输上线，允许建立DisplayPort和 PCIe通道。这意味着除了传统的文件传输，USB4还能满足音频传输、视频传输和充电功能。而这种功能多样性的演进，是技术发展的必然趋势。
USB4成为必争之地
2020年，苹果Mac设备中使用了首款Apple Silicon芯片M1，实现了首个支持USB4和ThunderBolt 3的定制主控，并提供了全球首个符合USB4规范的系统。
随后，数款采用第11代酷睿Tiger Lake处理器的笔记本产品和少量采用该规范的产品也已经开始使用USB4。同一年，微软向外界表示完善对USB4设备的驱动支持，配合传说中的11代酷睿和500系芯片组使用。
作为发明了雷电3的英特尔，在2020年的CES上同样正式官宣了雷电4，支持与USB4相同的速度40Gps，在不少业内人士看来与USB4相差无几。
2年后， AMD也加入了USB4的阵营，而根据相关媒体报道，J5create（勾五）也已经与英特尔合作开发下一代USB 4外设。
近日，据外媒透露，苹果正在考虑为iPhone 14 Pro换装USB-C接口，原先的苹果Lightning闪电接口只能支持USB 2.0的速度。录制1分钟的4K ProRes视频就需要6GB本地空间，靠Lightning口传输，过程痛苦不堪。有人做过测试，如果换上USB4，则只需要2分半。部分iPad已经开始使用Type C接口，那么iPhone使用USB4应该只是时间的问题。
但是，USB4并不如想象中简单，新思科技（Synopsys）曾经表示，USB4堪称史上最复杂的接口类通讯协议，本质上并非一个从头起草的协议，而是根据用户的产品形态将不同的通讯协议整合在一起，其中的验证及设计集成的复杂度不可忽视。虽然难，但是以新思为代表的EDA公司早就开始在USB4的IP架构上布局，争夺价值链高地。
新思科技设计的USB4 IP方案
USB控制芯片
USB控制芯片包括主控端芯片和装置端芯片。随着USB4的更新，支持USB4 的主控制器成为业界的趋势。主控芯片的应用包括桥接芯片、PCIe USB介面卡。赛普拉斯在2020年3月推出了两款主控芯片，算是首款支持USB4的USB控制芯片，这两款产品只能支持20Gbps的传输速度，只是半血版的USB4。
对高传输速度感兴趣的当然还有存储行业，所以硬盘厂商也是USB4的先行者。国内的海康存储就已经推出了支持USB4的移动固态硬盘，这就需要PPSD主控芯片支持USB4协议。同时，目前存在笔记本是Type-C接口支持USB4但用户的一些设备仍需要使用过去的接口的情况，因此使用时需要扩展坞的支持；而一部分扩展坞也已经支持USB4 协议，如金士顿的SD5700T扩展坞。
USB PD芯片
前面还说过USB4 让快速充电成为可能，USB PD 理论上可以提供高达 100 瓦的功率，但实现这一功能需要USB PD芯片的参与。USB PD是USB 电力传输的缩写，而这种芯片已经被广泛引用在手机、游戏机、笔记本电脑等移动设备上。
在快充成为趋势后，USB PD芯片已经成为一个热门赛道。而意法半导体、英飞凌、瑞萨、德州半导体这些传统强企，都是这条赛道的主要参与者。值得注意的是，参与USB4规范的正式版本制定的公司正是苹果、惠普、英特尔、微软、瑞萨、意法半导体和德州仪器。
快充在手机上的普及还带动了第三代半导体GaN材料的蓬勃发展，据Navitas预测，受移动设备、消费、数据中心、5G以及新能源汽车的影响，GaN芯片市场有望在2026年增长至130亿美元。USB4 的出现有望带动越来越多的市场。
E-Marker芯片
传输线控制芯片是USB4在半导体链的第三大应用。因为USB4是在Type-C 传输线上的技术，所以有了USB PD后，想要快速充电，还需要有对应的线材， Type-C只有细细一根，但是要支持40Gbps，就需要接头内控制IC芯片。
E-Marker芯片在接头的位置
起初，USB Type-C标准不统一造成了许多乱象，为了规范它们的功能和电气化表现，2019年，USB-IF协会设定了一个门槛，如果产品想支持5A大电流、USB 3.0或更高的传输速度以及视频输出功能，都需要搭载E-Marker芯片。
E-Marker（Electronically Marked Cable）可以理解为Type-C线的电子标签，通过E-Marker芯片可以读取线缆的设定的功能属性，如电源传输、数据传输、视频传输和ID等。基于此，输出端才能根据连接设备如手机或显示器等，调整匹配的电压/电流或音视频信号。
过去，E-Marker芯片一直需要进口， Cypress（赛普拉斯）和Intel等都有E-Marker芯片的强势产品，苹果曾向英特尔定制过E-Marker USB4芯片JHL7040使用在雷电接口上。
近年来，在部分国内公司的努力下，能支持USB4的国产E-maker芯片也已经开始商用。
2020年10月，成都易冲半导体推出了内地首颗、全球第5颗通过USB-IF USB4认证的E-Marker芯片CPS8821，此后深圳慧能泰半导体（Hynetek）推出HUSB330、HUSB332两颗E-Marker芯片，威海优微科技、深圳英集芯等公司也陆续在USB4的E-Marker上落子。
目前USB4的发展呈现出大厂带头、后来者跟上的状况，但是市场仍然广阔。5G、低轨卫星、电动汽车、元宇宙等创新应用，对数据的传输要求越来越高。从最初的USB 0.7到USB2.0、USB3.0，再到USB4，科技进度对速度的要求越来越高，而USB4的广泛使用也将助推下一个风口出现，应用场景也将随着速度的提高而丰富起来。
