Der allgegenwärtige Universal Serial Bus (USB) feiert einen Erfolg nach dem anderen. Verwirrend ist allerdings die Vielzahl an Spezifikationen, an die sich überdies viele Hardwarehersteller nicht genau halten. Das kann zu ärgerlichen Missverständnissen und Kompatibilitätsproblemen führen. Wir untersuchen den aktuellen Stand bei schnellen USB-Geräten mit Datentransferraten von 20 Gbit/s und erklären, was die jungen Standards USB4 und Thunderbolt 4 zusätzlich bringen.
Ein kurzer Blick zurück: USB 2.0 hat mehr als 20 Jahre auf dem Buckel und USB 3.0 auch schon 14 Jahre. Der mit USB 3.0 eingeführte Datentransfermodus mit 5 Gigabit pro Sekunde (5 Gbit/s alias SuperSpeed) überträgt in der Praxis bis zu 480 MByte/s. Das ist schneller als jede Magnetfestplatte und fast ebenso schnell wie eine SATA-SSD. Daher sind viele Leute mit USB 3.0 vollauf zufrieden.
Die jüngeren Spezifikationen USB 3.1 und USB 3.2 brachten schnellere Datentransfermodi mit 10 und 20 Gbit/s, aber auch Verwirrung: Denn viele Gerätehersteller warben (und werben immer noch) vollmundig mit USB 3.1 oder USB 3.2, meinen damit aber die jeweilige "Gen 1"-Version, hinter der sich der betagte 5-Gbit/s-Modus verbirgt. USB 3.2 Gen 2 steht für 10 Gbit/s, USB 3.2 Gen 2x2 für 20 Gbit/s.
USB-C und Thunderbolt können sämtliche andere Buchsen dieses Notebooks ersetzen: USB-A, HDMI, Audio und Stromanschluss.
Thunderbolt nutzt seit Version 3 ebenfalls den USB-C-Stecker. Das ist sehr praktisch, aber wiederum verwirrend: Ob eine Buchse "nur" USB-C kann oder auch Thunderbolt, erkennt man bloß am kleinen Blitzsymbol oder am Datenblatt. Sowohl USB-C als auch Thunderbolt ermöglichen flexible Dockingstationen, die proprietäre Modelle des jeweiligen Notebookherstellers überflüssig machen. Thunderbolt 3 erreicht mit 40 Gbit/s noch höhere Transferraten als USB 3.2 und hat einige Zusatzfunktionen, dazu später mehr.
Bei USB-C gibt es Missverständnisse: Viele PC-Käufer erwarten, dass jede Typ-C-Buchse sämtliche Funktionen bietet, doch viele sind leider nur optional. Sehr häufig finden sich Typ-C-Buchsen, die bloß 5 Gbit/s übertragen und weder Schnellladefunktionen kennen noch den alternativen DisplayPort-Transfermodus, um einen Monitor anzuschließen (DP Alt Mode).
Mit USB4 hätte das besser werden können, weil damit strengere Mindestanforderungen einhergehen: USB4 vereint im Grunde die zuvor exklusiv von Apple und Intel genutzte Thunderbolt-3-Technik mit USB 3.2. Doch weder der DP Alt Mode, noch der zu USB 3.2 Gen 2x2 abwärtskompatible 20-Gbit/s-Modus sind fest vorgeschrieben. Der dickste Hammer ist aber, dass USB4-Geräte nicht zwingend Thunderbolt 3 beherrschen müssen, obwohl USB4 darauf aufbaut. Immerhin funktioniert USB4-Peripherie an Thunderbolt-3-Hosts und USB4-Hosts beherrschen 10-Gbit/s-Transfers.
Die Königin der flexiblen Notebookschnittstellen ist derzeit Thunderbolt 4: Hier sind einerseits Kompatibilität zu Thunderbolt 3 und USB4 vorgeschrieben, andererseits aber auch Ladefunktionen und es müssen sich zwei externe 4K-Displays gleichzeitig anschließen lassen. Thunderbolt 4 gibt es aber erst in den jüngsten Notebook-Generationen mit Intel-Chips und es lässt sich bei Desktop-PCs nicht per Steckkarte nachrüsten. Daher ist die Verbreitung noch gering.
Auch bei USB4 geht es langsam voran: AMD und die bisher wenigen Hersteller, die Notebooks mit dem Ryzen 6000 bestücken, kämpfen noch mit Firmware-Macken. Bisher sind auch erst sehr wenige USB4-Peripheriegeräte auf dem Markt.
Kleine Logos neben USB-Buchsen sollen eigentlich zeigen, welche Funktionen die jeweilige Buchse bietet; leider fehlen diese Logos bei vielen Geräten.
Doch immer mehr Notebooks und Desktoprechner sind mit M.2-SSDs bestückt, die beim Lesen über 3 GByte/s schaffen (PCIe 3.0 x4 überträgt bis etwa 3,8 GByte/s, PCIe 4.0 x4 sogar über 7 GByte/s). Bei diesen modernen Rechnern ist USB 3.2 Gen 2x2 sinnvoll. Zahlreiche USB-SSDs liefern an solchen USB-C-Buchsen über 2 GByte/s. Bei einem Desktop-PC mit einem freien PCIe-3.0-Steckplatz (mindestens PCIe 3.0 x4) lässt sich USB 3.2 Gen 2x2 auch nachrüsten.
Auch USB4 kann Daten mit mindestens 20 Gbit/s übertragen und daher liegt die Frage auf der Hand, ob es dabei Unterschiede gibt. Die Antwort lautet: Ja! Und im dümmsten Fall liefert ein Peripheriegerät mit USB 3.2 Gen 2x2 an einem USB4-Port nur 10 Gbit/s.
Um diesen Missstand zu verstehen, muss man sich vergegenwärtigen, dass USB4 für die schnellen Transfermodi mit 20 und 40 Gbit/s eigentlich Thunderbolt 3 nutzt. Zusätzlich kann eine USB4-Verbindung aber auch USB-Verbindungen "durchreichen" beziehungsweise tunneln. Doch zwingend vorgeschrieben ist dabei nur die Unterstützung des 10-Gbit/s-Transfermodus, also USB 3.2 Gen 2. Wir sind gespannt, wie die Hersteller von Notebooks und USB4-Hubs diese Vorgabe in der Zukunft umsetzen. Bisher können wir das erst an wenigen Geräten testen.
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Bei einigen USB4-tauglichen Kabeln liest man Hinweise auf maximal damit mögliche Transferraten, also 20 oder 40 Gbit/s. Manchmal finden sich dabei noch kryptische Angaben wie "USB4 3x2". Die haben wenig praktische Relevanz, aber der Vollständigkeit halber: Auch USB4 kann wie USB 3.2 Gen 2x2 zur schnelleren Datenübertragung zwei Signalpfade bündeln, aber zusätzlich auch die höhere Bitrate von 20 statt nur 10 Gbit/s nutzen. Damit kann USB4 die 20-Gbit/s-Übertragung auf zwei verschiedene Arten umsetzen: Entweder mit zwei Pfaden und je 10 Gbit/s (2x2) oder mit einem Pfad und 20 Gbit/s (3x1). Zusätzlich kann USB4 auch den Modus USB 3.2 Gen 2x2 tunneln. Die USB-Industrievereinigung, die die Spezifikationen festlegt, scheint nicht sonderlich an Vereinfachung interessiert zu sein …
Reine TB-Peripheriegeräte funktionieren nicht an USB-Hosts und das lässt sich auch nicht mit Adaptern ändern: Im Host muss ein TB-Controller eingebaut sein. Ein TB-Host-Adapter lässt sich im Allgemeinen nicht nachrüsten. Es gibt zwar Desktop-PC-Mainboards, bei denen das möglich ist, aber die haben ein spezielles BIOS und sind nur zu bestimmten TB-Adapterkarten des jeweiligen Herstellers kompatibel. Bei TB 3 und 4 über USB-C-Buchsen erkennt der TB-Hostcontroller die jeweils angeschlossenen Geräte (und Kabel) und schaltet automatisch auf das passende Protokoll um.
Um Grafikkarten (oder andere PCIe-Karten) extern anzubinden, kann TB anders als USB eine PCI-Express-(PCIe-)Verbindung quasi "tunneln". Doch die auf den ersten Blick attraktive Idee, ein schlankes Notebook mit einer externen "eGPU" zur Spielemaschine zu erweitern, ist gescheitert. Das liegt vor allem an den hohen Kosten: Außer der Grafikkarte braucht man noch eine Box mit TB-PCIe-Wandlerchip und einem starken Netzteil. Einige dieser Boxen waren inklusive Grafikkarte teurer als ein kompletter Gaming-PC. Außerdem bildet TB mit maximal 40 Gbit/s (knapp 5 GByte/s) für moderne Grafikkarten einen Flaschenhals: Selbst PCIe 4.0 x8 liefert schon 128 Gbit/s (knapp 15 GByte/s). Und die nächste GPU-Generation mit PCIe 5.0 bringt noch höhere Transferraten.
Weil es nur wenige (und teure) Peripheriegeräte gibt, die von mehr als 20 Gbit/s deutlich profitieren, sind USB-C und TB im Lauf der Zeit enger zusammengerückt.
Die strengen Vorgaben für TB 4 erfüllen übrigens die aktuellen Apple-MacBooks mit M1- und M2-Chips nicht, daran kann man jeweils nur ein einziges externes Display anschließen. Daher schreibt Apple USB4/TB 3 in die Datenblätter.
TB 4 hat im Vergleich zu TB 3 einen Sicherheitsvorteil, der sich aber nur auf wenige, sehr spezielle Angriffsszenarien bezieht: Weil TB auch PCIe-Zugriffe und somit Direct Memory Access (DMA) erlaubt, ist es mit Spezialhardware und zugehöriger Malware im Prinzip möglich, per TB auf das RAM des Notebooks zuzugreifen. Deshalb muss man TB-Geräte nach dem ersten Anschluss ausdrücklich per Mausklick freigeben. Bei TB 4 schreibt Intel vor, dass TB-4-Peripheriegeräte über die DMA-Virtualisierung VT-d (IOMMU) eingebunden sein müssen. Reine USB-Geräte können DMA und somit diesen Angriffspfad nicht nutzen. Dennoch gibt es bösartige USB-Geräte, etwa mit manipulierter Firmware.
Bis zur Transferrate von 10 Gbit/s spielen die altbekannten USB-A-Buchsen noch mit. USB 3.2 Gen 2x2 mit 20 Gbit/s benötigt hingegen zwingend eine USB-C-Verbindung, weil diese mehr Leitungen bereitstellt. Darauf verweist die Zeichenfolge "2x2" in der Bezeichnung USB 3.2 Gen 2x2. Noch vertrackter wird die Kabelfrage, wenn Thunderbolt und USB4 ins Spiel kommen. Dafür braucht man jeweils geeignete Kabel; dabei kann TB 4 zwar auch über TB-3-Kabel funktionieren, aber darauf sollte man nicht wetten. Wenn mehr USB4-Peripheriegeräte auf den Markt kommen, werden wir sie zusammen mit USB4-Hubs im c’t-Labor testen.
Kabel für TB 3 und 4 eignen sich immerhin auch für USB-C-Verbindungen – allerdings nicht zwingend mit 20 Gbit/s, aber mindestens mit 10 Gbit/s. TB-3/4-Kabel bis 80 Zentimeter Länge sind "passive" Kabel, über die auch USB 3.2 Gen 2x2 mit 20 Gbit/s funktionieren sollten. In längeren TB-Kabeln steckt hingegen ein "Retimer"-Chip, der die TB-Signale quasi verstärkt und der den USB-Transfermodus mit 20 Gbit/s blockieren kann, aber nicht muss. Hier kommt es auf eigene Versuche an.
USB-C ermöglicht auch einheitliche Ladegeräte für sehr viele Mobilgeräte vom Smartphone über drahtlose Kopfhörer und Tablets bis hin zu Notebooks. Diese Ladefunktionen sind in der Spezifikation USB Power Delivery (USB PD) standardisiert und reichen mittlerweile bis zu 240 Watt.
Der Trick mit der höheren Ladeleistung ist simpel: USB-C-Netzteil und -Mobilgerät handeln höhere Spannungen aus als die bei USB ursprünglich vorgesehenen 5 Volt. Bei USB-PD geht es hinauf bis 20 Volt und für 100 Watt müssen dann 5 Ampere fließen. Für dermaßen hohe Leistungen sind allerdings kompatible Netzteile und Kabel nötig. Auch wenn USB-C-Netzteile – unter anderem dank besonders effizienter Schalttransistoren aus Galliumarsenid (GaN) oder Siliziumkarbid (SiC) – immer kompakter werden: Ein 100-Watt-Netzteil ist deutlich klobiger als eines mit nur 60 oder bloß 15 Watt.
Die gute Nachricht lautet: USB wird immer schneller und das Angebot an USB-SSDs wächst, die dank USB 3.2 Gen 2x2 bis zu 2 GByte/s über die Leitung jagen. Es lohnt sich also, beim nächsten PC-Kauf auf schnelle USB-Buchsen zu achten. Besonders an flachen Notebooks bringen die schmalen USB-C-Buchsen flexible und komfortable Erweiterungsmöglichkeiten – Thunderbolt 4 noch etwas mehr als USB-C.
Quelle: c‘t
Ein kurzer Blick zurück: USB 2.0 hat mehr als 20 Jahre auf dem Buckel und USB 3.0 auch schon 14 Jahre. Der mit USB 3.0 eingeführte Datentransfermodus mit 5 Gigabit pro Sekunde (5 Gbit/s alias SuperSpeed) überträgt in der Praxis bis zu 480 MByte/s. Das ist schneller als jede Magnetfestplatte und fast ebenso schnell wie eine SATA-SSD. Daher sind viele Leute mit USB 3.0 vollauf zufrieden.
Die jüngeren Spezifikationen USB 3.1 und USB 3.2 brachten schnellere Datentransfermodi mit 10 und 20 Gbit/s, aber auch Verwirrung: Denn viele Gerätehersteller warben (und werben immer noch) vollmundig mit USB 3.1 oder USB 3.2, meinen damit aber die jeweilige "Gen 1"-Version, hinter der sich der betagte 5-Gbit/s-Modus verbirgt. USB 3.2 Gen 2 steht für 10 Gbit/s, USB 3.2 Gen 2x2 für 20 Gbit/s.
USB-C-Komfort
Zwischenzeitlich brachte der kompakte Typ-C-Stecker viele komfortable Neuerungen. Er ist verdrehsicher und verträgt mehr Steckzyklen – ist also langlebiger, wenn der Hersteller die Spezifikation einhält. Weil er mehr Kontakte hat als die alten Typ-A-Stecker, ermöglicht USB-C Zusatzfunktionen: Dank hoher Ladeleistung tanken daran auch große Notebook-Akkus und parallel überträgt das Kabel Bild- und Tonsignale.
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USB-C und Thunderbolt können sämtliche andere Buchsen dieses Notebooks ersetzen: USB-A, HDMI, Audio und Stromanschluss.
Thunderbolt nutzt seit Version 3 ebenfalls den USB-C-Stecker. Das ist sehr praktisch, aber wiederum verwirrend: Ob eine Buchse "nur" USB-C kann oder auch Thunderbolt, erkennt man bloß am kleinen Blitzsymbol oder am Datenblatt. Sowohl USB-C als auch Thunderbolt ermöglichen flexible Dockingstationen, die proprietäre Modelle des jeweiligen Notebookherstellers überflüssig machen. Thunderbolt 3 erreicht mit 40 Gbit/s noch höhere Transferraten als USB 3.2 und hat einige Zusatzfunktionen, dazu später mehr.
Bei USB-C gibt es Missverständnisse: Viele PC-Käufer erwarten, dass jede Typ-C-Buchse sämtliche Funktionen bietet, doch viele sind leider nur optional. Sehr häufig finden sich Typ-C-Buchsen, die bloß 5 Gbit/s übertragen und weder Schnellladefunktionen kennen noch den alternativen DisplayPort-Transfermodus, um einen Monitor anzuschließen (DP Alt Mode).
Mit USB4 hätte das besser werden können, weil damit strengere Mindestanforderungen einhergehen: USB4 vereint im Grunde die zuvor exklusiv von Apple und Intel genutzte Thunderbolt-3-Technik mit USB 3.2. Doch weder der DP Alt Mode, noch der zu USB 3.2 Gen 2x2 abwärtskompatible 20-Gbit/s-Modus sind fest vorgeschrieben. Der dickste Hammer ist aber, dass USB4-Geräte nicht zwingend Thunderbolt 3 beherrschen müssen, obwohl USB4 darauf aufbaut. Immerhin funktioniert USB4-Peripherie an Thunderbolt-3-Hosts und USB4-Hosts beherrschen 10-Gbit/s-Transfers.
Die Königin der flexiblen Notebookschnittstellen ist derzeit Thunderbolt 4: Hier sind einerseits Kompatibilität zu Thunderbolt 3 und USB4 vorgeschrieben, andererseits aber auch Ladefunktionen und es müssen sich zwei externe 4K-Displays gleichzeitig anschließen lassen. Thunderbolt 4 gibt es aber erst in den jüngsten Notebook-Generationen mit Intel-Chips und es lässt sich bei Desktop-PCs nicht per Steckkarte nachrüsten. Daher ist die Verbreitung noch gering.
Auch bei USB4 geht es langsam voran: AMD und die bisher wenigen Hersteller, die Notebooks mit dem Ryzen 6000 bestücken, kämpfen noch mit Firmware-Macken. Bisher sind auch erst sehr wenige USB4-Peripheriegeräte auf dem Markt.
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Kleine Logos neben USB-Buchsen sollen eigentlich zeigen, welche Funktionen die jeweilige Buchse bietet; leider fehlen diese Logos bei vielen Geräten.
Von USB 3.2 zu USB4
Die meisten USB-SSDs auf dem Markt arbeiten mit 10 Gbit/s (USB 3.2 Gen 2). Falls darin eine ausreichend schnelle NVMe-SSD eingebaut ist (und nicht bloß eine SATA-SSD), übertragen sie respektable 1 GByte/s, zumindest beim Lesen. Beim Schreiben schaffen viele günstige USB-SSDs diese Geschwindigkeit nur, solange ihr SLC-Cache nicht gefüllt ist, danach brechen die Transferraten ein. Allerdings sind auch die internen SATA-SSDs und erst recht die Festplatten älterer Notebooks und PCs oft zu langsam, um mehr als USB 3.2 Gen 1 auszureizen.Doch immer mehr Notebooks und Desktoprechner sind mit M.2-SSDs bestückt, die beim Lesen über 3 GByte/s schaffen (PCIe 3.0 x4 überträgt bis etwa 3,8 GByte/s, PCIe 4.0 x4 sogar über 7 GByte/s). Bei diesen modernen Rechnern ist USB 3.2 Gen 2x2 sinnvoll. Zahlreiche USB-SSDs liefern an solchen USB-C-Buchsen über 2 GByte/s. Bei einem Desktop-PC mit einem freien PCIe-3.0-Steckplatz (mindestens PCIe 3.0 x4) lässt sich USB 3.2 Gen 2x2 auch nachrüsten.
Auch USB4 kann Daten mit mindestens 20 Gbit/s übertragen und daher liegt die Frage auf der Hand, ob es dabei Unterschiede gibt. Die Antwort lautet: Ja! Und im dümmsten Fall liefert ein Peripheriegerät mit USB 3.2 Gen 2x2 an einem USB4-Port nur 10 Gbit/s.
Um diesen Missstand zu verstehen, muss man sich vergegenwärtigen, dass USB4 für die schnellen Transfermodi mit 20 und 40 Gbit/s eigentlich Thunderbolt 3 nutzt. Zusätzlich kann eine USB4-Verbindung aber auch USB-Verbindungen "durchreichen" beziehungsweise tunneln. Doch zwingend vorgeschrieben ist dabei nur die Unterstützung des 10-Gbit/s-Transfermodus, also USB 3.2 Gen 2. Wir sind gespannt, wie die Hersteller von Notebooks und USB4-Hubs diese Vorgabe in der Zukunft umsetzen. Bisher können wir das erst an wenigen Geräten testen.
| USB-Transferraten | ||
| Bezeichnung | maximale Transferrate | |
| Bitrate | praktisch maximal | |
| USB4 40 | 40 Gbit/s | > 3 GByte/s |
| USB4 20 | 20 Gbit/s | 2 GByte/s |
| USB 3.2 Gen 2x2 | 20 Gbit/s | 2 GByte/s |
| USB 3.2 Gen 2 | 10 Gbit/s | 1,1 GByte/s |
| USB 3.2 Gen 1 | 5 Gbit/s | 450 MByte/s |
| USB 2.0 | 480 Mbit/s | 48 MByte/s |
| zum Vergleich | ||
| Thunderbolt 4 | 40 Gbit/s | > 3 GByte/s |
| Thunderbolt 3 | 40 Gbit/s | > 3 GByte/s |
| M.2-SSD PCIe 4.0 x4 | 64 Gbit/s | 7,8 GByte/s |
| M.2-SSD PCIe 3.0 x4 | 32 Gbit/s | 3,9 GByte/s |
| SATA-6G-SSD | 6 Gbit/s | 560 MByte/s |
| Festplatte (SATA oder USB) | – | < 300 MByte/s |
Bei einigen USB4-tauglichen Kabeln liest man Hinweise auf maximal damit mögliche Transferraten, also 20 oder 40 Gbit/s. Manchmal finden sich dabei noch kryptische Angaben wie "USB4 3x2". Die haben wenig praktische Relevanz, aber der Vollständigkeit halber: Auch USB4 kann wie USB 3.2 Gen 2x2 zur schnelleren Datenübertragung zwei Signalpfade bündeln, aber zusätzlich auch die höhere Bitrate von 20 statt nur 10 Gbit/s nutzen. Damit kann USB4 die 20-Gbit/s-Übertragung auf zwei verschiedene Arten umsetzen: Entweder mit zwei Pfaden und je 10 Gbit/s (2x2) oder mit einem Pfad und 20 Gbit/s (3x1). Zusätzlich kann USB4 auch den Modus USB 3.2 Gen 2x2 tunneln. Die USB-Industrievereinigung, die die Spezifikationen festlegt, scheint nicht sonderlich an Vereinfachung interessiert zu sein …
Unterschiede zwischen USB und Thunderbolt
Etwas kompliziert zu verstehen sind die Unterschiede zwischen USB und Thunderbolt (TB). Letzteres wurde ursprünglich von Apple und Intel gemeinsam als bessere Alternative zu USB entwickelt. Doch TB-Peripherie setzte sich nur im Apple-Universum durch und kam in der (Windows-)PC-Welt nie auf Touren. Die Geräte waren teurer als vergleichbare USB-Geräte und brachten nur dann Vorteile, wenn man extrem hohe Datentransferraten oder exotische Funktionen wie externe Grafikkarten benötigte.Reine TB-Peripheriegeräte funktionieren nicht an USB-Hosts und das lässt sich auch nicht mit Adaptern ändern: Im Host muss ein TB-Controller eingebaut sein. Ein TB-Host-Adapter lässt sich im Allgemeinen nicht nachrüsten. Es gibt zwar Desktop-PC-Mainboards, bei denen das möglich ist, aber die haben ein spezielles BIOS und sind nur zu bestimmten TB-Adapterkarten des jeweiligen Herstellers kompatibel. Bei TB 3 und 4 über USB-C-Buchsen erkennt der TB-Hostcontroller die jeweils angeschlossenen Geräte (und Kabel) und schaltet automatisch auf das passende Protokoll um.
Um Grafikkarten (oder andere PCIe-Karten) extern anzubinden, kann TB anders als USB eine PCI-Express-(PCIe-)Verbindung quasi "tunneln". Doch die auf den ersten Blick attraktive Idee, ein schlankes Notebook mit einer externen "eGPU" zur Spielemaschine zu erweitern, ist gescheitert. Das liegt vor allem an den hohen Kosten: Außer der Grafikkarte braucht man noch eine Box mit TB-PCIe-Wandlerchip und einem starken Netzteil. Einige dieser Boxen waren inklusive Grafikkarte teurer als ein kompletter Gaming-PC. Außerdem bildet TB mit maximal 40 Gbit/s (knapp 5 GByte/s) für moderne Grafikkarten einen Flaschenhals: Selbst PCIe 4.0 x8 liefert schon 128 Gbit/s (knapp 15 GByte/s). Und die nächste GPU-Generation mit PCIe 5.0 bringt noch höhere Transferraten.
Weil es nur wenige (und teure) Peripheriegeräte gibt, die von mehr als 20 Gbit/s deutlich profitieren, sind USB-C und TB im Lauf der Zeit enger zusammengerückt.
USB4 versus TB 4
TB 4 ist nicht schneller als USB4 (40 Gbit/s), aber es gibt andere Unterschiede: Bei TB 4 sind mehr Funktionen zwingend vorgeschrieben als bei USB4. So müssen sich an TB-4-Hosts mindestens zwei externe Displays gleichzeitig anschließen lassen, bei TB 3 ist es nur eines und bei USB4 ist es nicht genau festgelegt. Außerdem müssen sich TB-4-Notebooks an mindestens einer USB-C-Buchse laden lassen und zu USB4 kompatibel sein. TB 4 schreibt zudem umfangreiche Kompatibilitätstests vor.Die strengen Vorgaben für TB 4 erfüllen übrigens die aktuellen Apple-MacBooks mit M1- und M2-Chips nicht, daran kann man jeweils nur ein einziges externes Display anschließen. Daher schreibt Apple USB4/TB 3 in die Datenblätter.
TB 4 hat im Vergleich zu TB 3 einen Sicherheitsvorteil, der sich aber nur auf wenige, sehr spezielle Angriffsszenarien bezieht: Weil TB auch PCIe-Zugriffe und somit Direct Memory Access (DMA) erlaubt, ist es mit Spezialhardware und zugehöriger Malware im Prinzip möglich, per TB auf das RAM des Notebooks zuzugreifen. Deshalb muss man TB-Geräte nach dem ersten Anschluss ausdrücklich per Mausklick freigeben. Bei TB 4 schreibt Intel vor, dass TB-4-Peripheriegeräte über die DMA-Virtualisierung VT-d (IOMMU) eingebunden sein müssen. Reine USB-Geräte können DMA und somit diesen Angriffspfad nicht nutzen. Dennoch gibt es bösartige USB-Geräte, etwa mit manipulierter Firmware.
Kabel, Hubs, Docks und Schnellladen
Passende Kabel
USB ist enorm flexibel, aber die unterschiedlichen Generationen, Buchsen- und Steckervarianten brachten einen kaum übersehbaren Wust an Adaptern hervor. Und die schnellsten Transfermodi funktionieren nur mit passenden Kabeln.Bis zur Transferrate von 10 Gbit/s spielen die altbekannten USB-A-Buchsen noch mit. USB 3.2 Gen 2x2 mit 20 Gbit/s benötigt hingegen zwingend eine USB-C-Verbindung, weil diese mehr Leitungen bereitstellt. Darauf verweist die Zeichenfolge "2x2" in der Bezeichnung USB 3.2 Gen 2x2. Noch vertrackter wird die Kabelfrage, wenn Thunderbolt und USB4 ins Spiel kommen. Dafür braucht man jeweils geeignete Kabel; dabei kann TB 4 zwar auch über TB-3-Kabel funktionieren, aber darauf sollte man nicht wetten. Wenn mehr USB4-Peripheriegeräte auf den Markt kommen, werden wir sie zusammen mit USB4-Hubs im c’t-Labor testen.
Kabel für TB 3 und 4 eignen sich immerhin auch für USB-C-Verbindungen – allerdings nicht zwingend mit 20 Gbit/s, aber mindestens mit 10 Gbit/s. TB-3/4-Kabel bis 80 Zentimeter Länge sind "passive" Kabel, über die auch USB 3.2 Gen 2x2 mit 20 Gbit/s funktionieren sollten. In längeren TB-Kabeln steckt hingegen ein "Retimer"-Chip, der die TB-Signale quasi verstärkt und der den USB-Transfermodus mit 20 Gbit/s blockieren kann, aber nicht muss. Hier kommt es auf eigene Versuche an.
Hubs, Docks, Schnellladen
Bisher sind erst wenige USB-Hubs auf dem Markt, die USB 3.2 Gen 2x2 durchleiten und auch wenige USB4-Hubs. Wer ein Notebook mit TB 3 oder 4 hat, kann aber ein TB-Dock anschließen. Auch von diesen binden aber nur wenige USB 3.2 Gen 2x2 über ihre Downstream-Ports an. Wer unbedingt ein Gerät mit 20 Gbit/s via Dock anschließen will, nimmt daher besser eine Thunderbolt-SSD.USB-C ermöglicht auch einheitliche Ladegeräte für sehr viele Mobilgeräte vom Smartphone über drahtlose Kopfhörer und Tablets bis hin zu Notebooks. Diese Ladefunktionen sind in der Spezifikation USB Power Delivery (USB PD) standardisiert und reichen mittlerweile bis zu 240 Watt.
Der Trick mit der höheren Ladeleistung ist simpel: USB-C-Netzteil und -Mobilgerät handeln höhere Spannungen aus als die bei USB ursprünglich vorgesehenen 5 Volt. Bei USB-PD geht es hinauf bis 20 Volt und für 100 Watt müssen dann 5 Ampere fließen. Für dermaßen hohe Leistungen sind allerdings kompatible Netzteile und Kabel nötig. Auch wenn USB-C-Netzteile – unter anderem dank besonders effizienter Schalttransistoren aus Galliumarsenid (GaN) oder Siliziumkarbid (SiC) – immer kompakter werden: Ein 100-Watt-Netzteil ist deutlich klobiger als eines mit nur 60 oder bloß 15 Watt.
Fazit
Fangen wir mit der schlechten Nachricht an: USB bleibt verwirrend, wozu USB4 und Thunderbolt 4 sogar noch beitragen, statt zu vereinfachen. Die Vorgaben der Spezifikationen sind zu lasch, sodass Hersteller immer wieder Lücken nutzen. Das kann zu Frust bei Käufern führen, die sich über lahme Transferraten bei USB-Geräten ärgern.Die gute Nachricht lautet: USB wird immer schneller und das Angebot an USB-SSDs wächst, die dank USB 3.2 Gen 2x2 bis zu 2 GByte/s über die Leitung jagen. Es lohnt sich also, beim nächsten PC-Kauf auf schnelle USB-Buchsen zu achten. Besonders an flachen Notebooks bringen die schmalen USB-C-Buchsen flexible und komfortable Erweiterungsmöglichkeiten – Thunderbolt 4 noch etwas mehr als USB-C.
Quelle: c‘t
