ガジェット
PC周辺機器スマホ解説(ガジェット/スマートホーム )

【カオス】ややこしすぎるType-C端子の規格を紹介

ガジェット
2024.04.09
※当サイトはAmazonのアソシエイトとして適格販売により収入を得ています。また一部リンクにアフィリエイトリンクを使用しています。

「Type-C端子を一本つなぐだけでノートPCをかなり拡張できる」という記事を書こうとしたが、Type-C端子は色々と機能があるせいでややこしく見えたからまとめてみる。

今回は”わかりやすさ”を重視しているため一部めんどくさい例外などは省略させていただく。

書いた人
犬鳴
犬鳴

ガジェ文の中の人犬鳴です。ガジェット、文具レビューから時々ニッチな内容まで好きなものを書いてます。

犬鳴＠ガジェ文をフォローする

Type-Cの革命

スマホやワイヤレスイヤホン、PCなど様々なところで見かけるType-C端子。この端子には今までのUSB端子とは違う革命的な機能が追加されている。

  • 高出力な給電
  • 超高速データ通信
  • 映像信号流せる

これら３つの機能をたった1本のケーブルで賄えてしまう。そんな夢のような端子がType-Cなのだが…

革命の弊害

Type-C端子は様々な機能が盛り込まれていてとても便利になったがその分複雑になってしまった。

いままでのUSBは「給電/データ転送のみ」「映像出力は不可」などUSBと他の規格との棲み分けができていて多少わかりやすかった。

これがType-Cによって棲み分けが壊されてType-Cは強化された給電/データ転送規格だけでなく映像出力もできるようになってしまった。
しかも給電/データ転送規格も強化され収集がつかなくなってきている。

ということで今回はこれら給電/データ転送/映像出力の規格を超簡単に解説する。

結論：これ見ればOK

「細かいことはいいねん」という人向けに表を作ってみた。

表に書くのを忘れていたUSB2.0は下の高出力給電/高速なデータ転送/映像出力非対応だ。

USB3.x系はPD給電/映像出力はオプション扱い。PDやDP altに対応してないと使えない。
USB4は2つのグレードに分けられているが映像出力は統一されている。
Thunderbolt3,4は給電/データ転送/映像出力すべてが必須条件となっている。

以上。

というわけだけどこの表だけでは一部の説明が欠落しているため、詳しく知りたい人はぜひ下の説明を見てほしい。

USB3.x

最初に取り上げるのはUSB3.x系だ。給電→データ転送速度→映像出力の順で解説するのだが、こいつが一番ややこしい。

名前の時点でややこしすぎる。

例えば上の表の「USB3.2Gen1」は「USB3.0」「USB3.1Gen1」と全く同じもの。USB3.2Gen2も「USB3.1Gen2」と同じだ。

つまるところUSB3.2系は
USB3.2Gen1=USB3.1Gen1=USB3.0
USB3.2Gen2=USB3.1Gen2
USB3.2Gen2x2
ということになる。

3.0は3.1/3.2の後に「Gen1」が付き、3.1は「Gen2」が付く(Gen2x2等は例外)と覚えれば分かりやすい。

今回はGen表記が長過ぎるため、

  • USB3.2Gen1→USB3.0
  • USB3.2Gen2→USB3.1
  • USB3.2Gen2x2→USB3.2

と表記する。

給電

USB3.x系の必須給電能力は4.5Wなのだがこの電力以上を給電するには”USB PD”という規格に対応している必要がある。

この規格に対応している機器は最大100W給電が可能となる。
つまりは「Type-CケーブルでPCなど高電力供給が必要なデバイスを給電できる」というわけだ。

また最近のデバイスは”PPS”というものに対応している場合がある。これに対応しているデバイス同士だと以前のPDのW数より細かな制御ができる。

細かな制御をすることでデバイス側に熱が持ちにくくなったり電力効率が向上したりするらしい。

しかしこのPDには注意点がある。

それは”eMarker”というチップをケーブルに積まないと最大100W出力が出来ない点だ。このチップがないと60W給電までしか出来ない。

ひとえに「PD対応」と書かれているケーブルでもすべてが100W出力出来ないケーブルがあるから注意してほしい。

補足だが最近USB PD3.1なるものが制定された。

これに対応しているものは最大240Wもの電力を給電できるのだが、対応デバイスが2024年07月時点でほぼない。あるとすればケーブルくらいだ。
数年後には様々なデバイスで採用されているかも知れない。

データ転送速度

USB3.x系の転送速度は下のようになる。

USB 3.0→最大5Gbps
USB 3.1→最大10Gbps
USB 3.2→最大20Gbps

USB2.0が最大480Mbpsだから3.x系はかなり速度が向上していることがわかる。

の転送速度を誇る。ちなみにだがUSB3.2(20Gbps)以降はType-C端子のみ使用できる。

映像出力

この機能はUSBの機能として実装されていないがとある規格に対応している場合、映像出力が可能となる。

それが”DP Alt Mode”だ。この規格は「USBの信号線にDPの信号を流しちゃお☆」という規格だ。
ちなみにDPは映像出力の規格だ。

対応するディスプレイ解像度、枚数はイマイチわからなかった。申し訳ない…

USB4

USB3.x系の次の規格だ。上位グレードと下位グレードがあり、最大40Gbpsもの転送速度を誇る。

上位グレードはUSB4 Gen3x2
下位グレードはUSB4 Gen3x1という正称があるらしい。
今回はGen表記がややこしいため、最低条件に着目して”オプション”という書き方をしている。

またUSB4はThunderbolt3を元に制定されたことも合って互換性がある。そのためThundebolt3に対応していないUSB4デバイスでもThunderbolt3製品を使用できる。

USB4(上位グレード)同士またはUSB4(上位グレード)&Thunderbolt3の場合、PCI-eと呼ばれる通信方式が用いられる。

実は最近USB4 Version2.0が出たのだがめんどくさいので省略する。

給電

USB4は60Wの給電が最低条件だ。
オプションで100Wの給電が可能となる。

USB PDの規格に準拠してる。

データ転送

USB4は最大20Gbpsのデータ通信が必須となる。
オプションで最大40Gbpsの通信が可能となる。

映像出力

こちらは上位下位グレード関係なく必須となっているが、解像度/枚数は不問となっている。

使われている規格はDP Alt Mode。DP2.0の対応が必須となっているらしい。

Thunderbolt3/4

最後に解説する規格はThunderbolt3/4だ。数字から分かる通り3が旧世代、4が3の後継規格だ。

最近Thunderbolt5が制定されたが除外する。
…でもデータ転送速度が今までの2倍になったり、帯域幅ブースト?で今までの3倍の転送速度になったりと面白そうだから記事を作るかも知れない。→記事制作しました。

【速度2倍!?】Thunderbolt5がヤバそうだからまとめてみた。
今回は、最近発表された価格、性能ともにモンスターゲーミングノートPC「RAZER BLADE 18」にThunderbolt5が搭載されてから解説していく。
andanten.com

Thuderboltに対応しているデバイスは高価になりがち。理由は性能の高さとインテルのモジュールが必要なところだ。

出典:Intel

ThunderboltはUSB3.x系やUSB PD、DPなどなど様々なType-C規格に対応している。
中でもUSB4はThunderbolt3は互換性があり、USB4に対応していないThunderbolt3対応デバイスでもUSB4を使用できる。

Thunderbolt接続の場合はPCIe呼ばれるUSBと異なった通信方式が使われるため、非常に速い転送速度が実現できる。
ちなみにPCIeはNVMe接続のSSDやGPUの通信方式にも使われている。

給電

Thunderbolt3は60W給電が必須、100W給電がオプション扱いとなっている。
Thunderbolt4は100W給電が必須となった。

PDの規格に準拠している。

データ転送

どちらもMax40Gbpsとなっているが、Thunderbolt3と4でPCIe接続オンリー(音楽/動画等のデータ)の転送速度が異なる。

Thunderbolt3は16Gbps、Thunderbolt4は32Gbpsとなっている。つまり写真コピー等のデータ転送だけで考えればThunderbolt4のほうが理論上・・・2倍速いことになる。

Thunderbolt3はケーブル長の速度制限が強い。具体的には70cmまでのケーブル長であれば、最大転送速度の40Gbpsを出せるが、2mになると40Gbpsと20Gbpsの2種類が混在する。

20Gbpsのケーブルはパッシブケーブルと呼ばれるもので、信号増幅モジュールが入っていないから遅くなっている。一方で2mなのに40Gbps出せるケーブルはアクティブケーブルと呼ばれる。これには信号を増幅するモジュールが入っているため、40Gbpsの通信が可能となる。

つまりThudnerbolt3ケーブルには0.7m/2m(パッシブ)/2m(アクティブ)の3種類存在する。

一方Thunderbolt4は70cmと2m(アクティブケーブル)の2種類に改善。どちらも40Gbpsとなっている。

映像出力

Thunderbolt3は4Kディスプレイ1枚が最低条件。
Thunderbolt4は4Kディスプレイ2枚または、8Kディスプレイ1枚が最低条件と性能が上がっている。

その他

Thunderboltはめちゃくちゃ多機能だからちょっと追記させてほしい。都合上書けなかった他の機能もあるから気になる人は是非調べてほしい。

eGPU

先ほど「Thunderbolt接続はPCIe接続している」と「GPUはPCIe接続している」と書いた。感の鋭い人なら気付いたかもしれないが、ThunderboltはGPUをつなげることが可能だ。これをeGPUという。
ちなみにこれ、Thunderbolt3と互換性のあるUSB4でもできる。

とはいえ信号線がGPUに刺す端子と比べて少ないから性能は落ちるが、ペラッペラのノートPCにデスクトップ向けGPUをドッキングできると考えると夢は広がる。まだまだ発展途上だが…

電力供給

さっきの給電と話が被るからややこしいが、Thunderbolt3/4は最小15Wでの充電が可能となっている。上の図を見てもらえれば分かりやすい。

デイジーチェーンが可能

USBにはない機能としてデイジーチェーン、言い換えれば数珠つなぎが可能だ。上のような環境でもちゃんと認識する。

構築するには莫大なお金がかかるから未だ拝めたことはない。

最後に

デバイスが対応している確認

thunderbolt3/4は厳しい要件に対応しているためType-C端子で給電/データ通信/映像出力を難なくこなせるが、USB系は異なる。

USB4はPD対応・映像出力に対応しているため最低条件はクリアしているものの100W給電に対応しているか、映像出力した際の解像度が分からなかったりするなど若干心配な部分がある。

USB3.xは4よりもややこしくPDやDPに非対応な場合もあるため、USB3対応Type-CにてノートPC拡張したい人は製品の仕様を細かく確認しないといけないため本当に気をつけてほしい。

USB4(下位グレード)またはUSB3.2Gen2x2(PD,DP alt対応)にて、

USB PD・4K60Hz(DP Alt)・USB3.2Gen2(10Gbps)を同時使用した場合、4K30HzになったりUSB2.0になったりする可能性がある。

なぜこのようになってしまうのか？それは、上の規格の転送速度は20Gbpsと映像出力だけで半数以上を占める(4K60Hzだけで約12Gbps)ため、帯域不足となってしまうのだ。

一方ThunderboltやUSB4(上位グレード)の場合転送速度が40Gbpsと2倍あるため、転送速度が落ちることはない。

参考記事

お世話になった参考記事を掲載しておく(50音順)。

ここまで本当に長かった。ご覧いただき本当にありがとうございました。

【速度2倍!?】Thunderbolt5がヤバそうだからまとめてみた。
今回は、最近発表された価格、性能ともにモンスターゲーミングノートPC「RAZER BLADE 18」にThunderbolt5が搭載されてから解説していく。
andanten.com
タイトルとURLをコピーしました