集眾多功能於一身，Intel Thunderbolt 3 解密

Intel 才剛展示自家 Thunderbolt 3 結合 USB Type-C 的最新成果，內容卻非常簡略。為此，我們獨家取得了更多詳細文件，為各位解密其中奧祕。

Thunderbolt 3（Codename：Alpine Ridge）其實早在 2014 年，就已經透露出一些蛛絲馬跡，將採用全新的連接器，不過當時似乎沒有任何人注意到這項改變（註：簡報文件中的 Lower Z-height ~3mm 即是指 USB Type-C）。不過這也無可厚非，畢竟當時的簡報文件，Intel 非常刻意的將圖示畫成 Mini DisplayPort，曖昧不明的說明也無法直接證明將改採用 USB Type-C 做為新的連接器。

那麼新的 Thunderbolt 3 將會帶來什麼新改變呢？Intel 如是說：Best Solution on a Type-C Connector，這一段話其實帶點狂妄的意味，畢竟 Type-C 連接器在規劃時即已經支援非常多種應用，要超越它並不簡單。不過挑戰者畢竟是 Intel，超越這檔事仍然是輕而易舉，Thunderbolt 3 Type-C 除了將支援所有 USB 3.1 Type-C 全部功能之外，也將融入 Thunderbolt 功能。包含了 USB 3.1、DisplayPort 1.2、HDMI 2.0 之外，頻寬也將升級為 40Gbps，更重要的充電功能也支援至最高 100W 規格。

那麼 Thunderbolt 將會有幾款晶片呢？答案是 2 + 1 款，其中 2 款將在 2015 下半年推出，分別為 Alpine Ridge-DP（DSL6540）與 Alpine Ridge-SP（DSL6340），2016 年則是會再推出 Alpine Ridge-LP。三款產品的差別其實非常明顯，DP 支援 2 條 40Gbps 頻寬、SP 則是單條，LP 則是上行頻寬從 4 條 PCIe 3.0 縮減為 2 條，同時也不支援 DP to HDMI 2.0 的功能。

由於頻寬升級為 40Gbps，可以做的應用則變得更多，除了推動 2 台 4K 螢幕外，Single-cable Docking 也不在話下。更重要的是加入了 Thunderbolt Networking，可直接藉由 Thunderbolt 建構網路節點，本來已存在的外接顯示卡則是效能可再向上提昇。

針對 Docking 解決方案的部份，Intel 也提供兩種方案，分別為無線、有線的機制。無線的部份除了裝置不需實體連接 Docking 之外，也支援無線充電等功能，不過受限於無線頻寬技術問題，目前僅提供 7Gbps 的頻寬。有線 Docking 的功能則提供 Thunderbolt 的全部功能之外，在連接選項上也提供 USB 3.x / DisplayPort 的第二選擇。

Intel 也做了一張比較表來展示 Thunderbolt 與其他方案的優勢，最重要的成本結構，並沒有因為豪華功能，而因此水漲船高。Alpine Ridge 的價格約為 9 塊美元，相較於 USB 3.1 落在 8～9 塊的微小差距，整體優勢非常顯著。

在 Thunderbolt 外接顯示卡的應用當中，提供了兩種選擇，分別為內建顯示晶片的 Docking 與獨立顯示卡（150～200W）的方案。不過兩個方案都因外接螢幕，在頻寬方面有所打折，僅約 22～24Gbps，這部份主要因素在於除了裝置對 Docking 的連接之外，尚需要螢幕傳回裝置的頻寬，因此在部分有消耗通道頻寬。

Thunderbolt Networking 則是提供點對點連接方案，同時也不限於同一作業系統環境，另外整套方案也是目前最廉價建構 20Gbps 級區域網路的途徑（PC only）。

不過雖然支援多系統，但在 Linux 下的支援仍然不同於 PC / Mac，在部分情況下仍然會出現失敗甚至造成系統當機的問題，且由於 Linux 版本過多的問題，在較舊的版本中也不支援熱插拔的功能。

Intel 在簡報中也提供了 Alpine Ridge-DP 與 Alpine Ridge-SP 的 Host 端設計選項，兩者在連接器部分並不侷限在 Type-C，Alpine Ridge-DP 也提供 USB Type-A 與 DisplayPort / mini DisplayPort 的選項。Alpine Ridge-SP 則取消 DisplayPort / mini DisplayPort 的連接器，同時所有連接器中，只有 Type-C 支援多種功能，其餘皆剩單一功能不可再轉接。兩顆晶片均支援標準 HDMI 或 DisplayPort 連接器，最多組合出 2（DP：2、SP：1）埠上下行埠與影像輸出專用下行埠。

針對 Host 端的晶片組合部分，Alpine Ridge 由於內建了多種功能，諸如 DisplayPort Mux、USB 3.1 與 HDMI 2.0。除了省下許多晶片組合，減少整體 Board Area 佔用面積之外，也不需要浪費額外用於 USB 3.1 的 2 條 PCIe 通道。同時因不需要其餘晶片搭配，整套方案成本能節省 6～8 美元，相較於多晶片方案，新的 Thunderbolt 3 對於廠商來說更友善也更容易放入有限的 PCB 中。

針對 Device 的部分 Intel 也提供不同橋接的方式，除了支援 Daisy Chain 之外，也可以改為終端裝置不再採菊鏈結構。

另外 Host 對 Host 的部份，也將支援 Target Display Mode，提供裝置間的螢幕共享模式，同時也支援最高 100W 的充電功能。

雖然 Thunderbolt 3 整合非常多功能在其中，但與 USB 3.1 Type-C 一樣，並沒有將整套 Power Delivery 2.0 整合入其中，目前僅提供裝置輸出 5V@3Amax ~15W、12V@1.12Amax ~13.4W。並不提供 20V 的電壓選項，這部份仍然得透過 CC pin 加上 Port Controller（PD 2.0）兩者協作才有望達成，與目前 USB 3.1 Host 一樣均不內建 PD 2.0 功能。

針對 Thunderbolt 特有的菊鏈結構，在 Power Delivery 方面也有所差異，並非所有終端裝置都可得到完整供電，採用先插先得的概念，至多 4 個裝置支援 Full Power。

新的 Thunderbolt 3 在建構方式也如前幾代產品一樣，提供 On board 與 Add-in Card 兩種方式。在相容性方面單一張卡需要 5 pin GPIO、BIOS Code 也需要加入新的代碼之外，同時也需要取得 Thunderbolt 認證，整套 Thunderbolt 才得以在主機板中正式推出。

Thunderbolt 3 的推出時間將會在今年 7、8 月間，屆時將會與 Skylake 平台一同正式亮相，不過目前主機板廠僅有 Gigabyte 一家確定推出 Thunderbolt 3 主機板，ASUS、MSI 等廠商目前仍未正式定案。

同時在正式推出後，對應的相關產品也會陸續上市，諸如 Type-C 轉舊 Thunderbolt 的轉接頭、Thunderbolt Type-C 主、被動線材與 Non-Thunderbolt 的 Type-C 線材或者是 Adapter 都已經在上市前規劃完畢。2016 年則是開始將 Thunderbolt 導入更多設備與嵌入式系統中，建立更完整的裝置鏈生態。