Thunderbolt挾高速搶攻多屏匯流市場

Thunderbolt控制器為高速傳輸應用核心，目前仍為Intel主導設計。Intel

Thunderbolt高速傳輸介面原先在Apple桌機、筆電搶灘，在Apple優先使用期釋出後越來越多裝置也相繼追加了Thunderbolt高速傳輸介面，Thunderbolt介面具更高的規格擴展特性，同時與DisplayPort共用連接器的設計方案，也可大幅壓低終端產品的料件成本…

Thunderbolt介面原本是Apple新一代電腦系統、產品的高速傳輸介面選擇，為Apple用來升級原有的IEEE1394 a/b介面之用，原有的IEEE1394介面在傳輸介面速度擴展不易，無法有效銜接現有的高速應用需求，尤其是面對新一代的USB 3.0介面的效能表現，IEEE1394 a/b介面逐漸失去應用優勢，已漸漸淡出市場。

為了與現有USB 3.0拉開競爭距離，Apple在新產品大量導入Thunderbolt介面技術，以更具擴展性的效能規格、介面連接器使用彈性等優勢，積極搶攻高效傳輸主流介面標準。

Thunderbolt高速介面使用量漸增

原本Thunderbolt是在Intel與Apple共同開發的高速傳輸技術，在Apple方面有為期一年的優先使用權，而在優先期過後，即將使用權釋出給各大電腦廠商。主機板廠商開始相繼在自家的高階產品導入Thunderbolt高速傳輸介面，使WinTel平台也能享受Apple高階擴充周邊應用整合優勢。目前Thunderbolt主要晶片供應商仍以Intel為主。

Thunderbolt本身的規格體質不差，一方面有Intel發展高速周邊晶片的豐沛開發經驗，另一方面還有Apple在其新款設備導入的豐富資源，在Thunderbolt介面一推出即吸引周邊業者關注，紛紛開發對應之外接磁碟陣列、高速周邊等產品對應，Thunderbolt目前傳輸效能可達10Gbps，相較USB 3.0(5Gbps)與SATA的6Gbps表現更為驚人，即便礙於傳輸速度在電纜線材無法拉太長的使用限制，Thunderbolt基本上可解決電腦設備的超高速外接設備的連接需求。

Thunderbolt規格優於USB 3.0

相對於Thunderbolt的高速化發展，即便現有PC設備的內部傳輸介面，也朝向擴展外接化的方向改善介面使用性，像是SATA的eSATA傳輸介面，即可達到3Gbps，但對於3Gpbs的外接化設計對比USB 3.0的5Gbps表現，在傳輸介面的複雜度與外接化的實用度，仍以USB 3.0略勝一籌，而目前能與Thunderbolt正面競爭的高速傳輸技術，看起來也只有USB 3.0高速傳輸介面而已。

先前也有提到，Thunderbolt高速傳輸介面原本號稱是Intel與Apple共同研發，但實際上Thunderbolt的技術基礎原是以Intel的Light Peak光纖化的傳輸介面為原型，針對導入應用壓低技術相關技術成本方面，將原有以光信號為主的Light Peak，將傳輸方式改用電氣信號為主的Thunderbolt取代，而Thunderbolt與Light Peak近似都是將PCIe傳輸介面外接化的實踐技術，只是Thunderbolt透過橋接晶片整合，在外部的實踐介面為利用DisplayPort介面作為連接器使用，透過Thunderbolt直接取用系統架構的PCIe匯流排的高速效益，達到10Gbps高速傳輸外接化的實踐可能性。

Thunderbolt與DisplayPort共用連接器設計

透過Thunderbolt技術方案，可讓Thunderbolt外接線材兼具DisplayPort的視訊傳輸與Thunderbolt數據資料流高速傳輸同時應用效益，兩種傳輸目的訊號均可透過Thunderbolt單一線材搭配Thunderbolt收發器進行端對端傳送，但也因為Thunderbolt承載的傳輸量極大，採用電氣信號進行傳送勢必會有電磁干擾問題，在可行的Thunderbolt傳輸距離方面在介面規範是建議應用於3m以下，若要擴展傳輸距離，Thunderbolt的線材成本就會因為維持高速傳輸穩定性而增加線材披覆或是本身銅材料的改善方面，造成Thunderbolt線材成本增加問題。

另一個Thunderbolt能與USB 3.0對應高速傳輸應用對抗的關鍵，就在於Thunderbolt的介面連接方式與設計方法，Thunderbolt高速傳輸介面與IEEE1394a/b同採daisy chain串接應用形式，而Thunderbolt超速傳輸介面可以連接的裝置數為7個周邊設備，串接鏈結中可以是儲存設備或是其他Thunderbolt裝置，也可以是高解析度的DisplayPort介面顯示裝置，但顯示裝置的連接方式必須是串接鏈的後方。

而透過Thunderbolt傳輸線材的串接，原本Thunderbolt最長的實線傳輸距離也可透過daisy chain串接進而延伸，而透過Thunderbolt介面的供電設計，在Thunderbolt高速傳輸介面亦可取得10W設備運作電力，若是一般小型磁碟陣列已經可以使用單傳輸線進行資料與電源供應，而對比競爭USB 3.0高速傳輸介面，單介面可提供的輸出電力也僅4.5W(5V/900mA)。

PCIe匯流排外接化 Thunderbolt高速介面發揮效益

就架構來說，Thunderbolt可以說是PCIe匯流排外接化的可用介面選項之一，基本上在WinTel或是Apple的硬體架構上，PCIe已是目前主流的系統高速匯流排選項，至於PCIe使用的版本與對應速度，透過Thunderbolt幾乎可以用最高的傳輸效能對應其外接化的應用需求。不可否認PCIe高速匯流排傳輸介面外接化仍有許多方案可選，但目前就Thunderbolt來說在控制器設計日趨完善、周邊應用導入高速介面數量漸增，Thunderbolt高速傳輸介面的能見度正持續攀升。

Thunderbolt的市場滲透率正持續提昇，像是在2013年的CES展中，展中不同廠商展示的Thunderbolt周邊產品已有超過80款以上，包含儲存產品、磁碟陣列、介面卡、主機板、橋接器(Bridge)等，而在2013年的Computex展中，各大主機板廠商的高階款式主機板產品，幾乎全面裝載Thunderbolt高速傳輸介面。

而為了使各廠商開發採用Thunderbolt高速傳輸介面終端設備的開發時程縮短，Intel在Pre-certification Workshop邀集Thunderbolt介面相關ODM、OEM與測試設備業者分享Thunderbolt產品測試/驗證方法，使Thunderbolt產品開發商與儀器商也可透過交流快速掌握Thunderbolt產品開發關鍵，減少Thunderbolt設計產品的產品認證、修改成本。

基本上Thunderbolt高速傳輸介面的應用頻寬規格為10Gbps，換算得到即1,250MB/s的巨量傳輸效能，在高頻寬傳輸要求下必須針對實際可用傳輸性能進行優化，否則Thunderbolt只會淪為空有規格參數卻在實際應用無法發揮性能的產品。目前Thunderbolt若使用一個PCIe通道，約可有500MB/s傳輸性能，若增加到兩個傳輸通道，即可提昇至800MB/s，如可將橋接器PCIe通道擴展至四個，即可達到1,600MB/s頻寬表現，滿足對傳輸效能要求較高的應用需求。

增加傳輸通道數 提昇Thunderbolt高速傳輸表現

透過增加通道數提昇Thunderbolt實際傳輸性能，可讓終端產品支援更高速的傳輸表現，尤其在面對目前最熱門的4K2K超高清電視的訊號支援時，在支援4K2K+3D高傳輸負荷應用需求時Thunderbolt高速傳輸介面極有應用價值，至少在因應高速傳輸的需求上可以滿足設備的連接應用目的。不只是銜接未來的4K2K超高清顯示器應用需求，Thunderbolt的高速傳輸優勢也可在設備整合介面應用方面有絕佳的採用優勢！例如，目前的產品設計趨勢為將設備儘可能的薄化、縮小化，這導致原有行動裝置必備的應用周邊都必須挪作外接整合，對於原有介面外接化的傳輸技術選擇，在傳輸性能與未來擴展性考量上，Thunderbolt即佔有極佳的戰略位置。

現在已有大量的功能擴充Dock型態產品推出，在擴充用Dock產品上可以利用高速傳輸介面延伸擴展VGA、HDMI、Audio、USB 3.0/2.0與其他中/低速外接設備介面的擴展與連接需求，透過橋接晶片整合，以Thunderbolt高速傳輸介面為核心為設備提供多樣化連接介面支援，現在已經不只純粹數據傳輸應用的介面形式，就連高階取向的顯示介面輸出，也可善用Thunderbolt高速傳輸的介面特性輕鬆因應設計需求。

Thunderbolt高速介面仍有升級空間

Thunderbolt高速傳輸介面推出迄今，其介面傳輸性能大多仍維持在PCIe 2.0、DisplayPort兩通道各10Gbps的應用形式，Thunderbolt高速傳輸介面同時處理最高的傳輸數據速度可以達到20Gbps，這已經是大幅超越USB 3.0的5Gbps速度水準，但Thunderbolt高速傳輸介面仍須持續上探擴展至PCIe 3.0協定，進一步拉大與USB 3.0高速傳輸介面的技術差距，才能有效站穩高階傳輸介面應用的戰略位置，必須將介面的傳輸性能提高至各通道50Gbps水準。

但若Thunderbolt高速傳輸介面提昇至50Gbps進階效能表現，對於現有傳輸銅纜會是極大的考驗，高傳輸量也會造成穩定傳輸的傳送距離銳減，若要承載高達50Gbps同時又需要3m以上傳輸距離，勢必需要將銅纜升級成光纖纜線，對高階傳輸介面應用來說相對硬的技術實踐成本又會大幅提昇。