240W充电，速度提升3倍，高达120Gbps的Thunderbolt 5接口是怎么做到的？

全面普及的Thunderbolt 4很快就要告别接口扩展性能天花板的位置了，就在此刻，英特尔正式宣布了Thunderbolt 5接口，并进一步将扩展性能提升到了相当夸张的地步。包括单线缆同时轻松支持多台8K分辨率显示器，最高供电功率可达240W，传输速率更是最高提升3倍，达到恐怖的120Gbps，并且向前兼容Thunderbolt 4、Thunderbolt 3、USB4、USB 3、DisplayPort 2.1等基于USB Type-C规格的接口，性能拉满。

玩家和创作者率先受益

在英特尔规划中，玩家和内容创作者将成为第一批受益者。以外接显示器为例，无论是玩家还是内容创作者，对于画面分辨率压缩，或者游戏帧率限制，都是不可以容忍的。因此玩家和内容创作者已经开始倾向于更高分辨率或者更高刷新率的显示器，也势必对接口的传输带宽提出更高的要求。

因此在视频传输上，Thunderbolt 5由Thunderbolt 4的同时支持2台4K显示器，提升到了可同时支持多个8K显示器，或者1台540Hz刷新率显示器，或者3台4K 144Hz的显示器。

不仅如此，在数据的传输带宽上，Thunderbolt 5也有了显著提升。在Thunderbolt 4时代，即使用上顶配SSD搭配上千元Thunderbolt 4硬盘盒，传输速度也很容易被限制。原因在于Thunderbolt 4的最高数据带宽仅为32Gbps，使用的是PCIe 4.0 x4通道。现在Thunderbolt 5直接将数据传输带宽提升到了64Gbps，并且提供带宽通道灵活部署设定，可以通过软件和系统自动调整，不影响用户正常使用。

在英特尔Thunderbolt 5使用场景的设定中，无论是高端移动工作站还是高性能游戏本，也能从Thunderbolt 5直接受益，因为过去扩展可能需要电源、Thunderbolt 4两根线缆实现。但到了Thunderbolt 5，一根线缆就能解决问题。因此引出了Thunderbolt 5另外一个重要特性，即最高支持240W的PC充电！

由于优秀的向前兼容性，Thunderbolt 5天生就拥有海量的配件支持，包括支持USB4或者USB3的USB-C接口，PCIe 4.0对应的扩展设备，基于USB-C的DisplayPort 2.1的视频传输扩展等等。更重要的是Thunderbolt 5最高提供了120Gbps的传输带宽，在实际上比最新的DisplayPort 2.1的80Gbps提升了80%。

另外，Thunderbolt 5同样提供Thunderbolt Networking，即通过一根Thunderbolt 5线缆连接2台PC，传输速率自然也达到之前速率的2倍。

120Gbps是怎么做到的？

在媒体沟通会上，英特尔也为我们分享了Thunderbolt 5的120Gbps速率是如何实现的。这事实上是一个动态调节的过程，如果按照Thunderbolt 4以前版本的双向传输模式，Thunderbolt 5的速率应该是提升1倍，即由Thunderbolt 4的40Gbps提升至80Gbps，另外的40Gbps则由调整其中一条40Gbps通道传输方向获得，进而增加120Gbps。

另外可以看到，120Gbps速率实现本身没有专利门槛，事实上USB4通过硬件上的配置也有机会达到120Gbps，不过意味着厂商要为其付出高昂的成本。

英特尔在演示中用了更形象的例子，在Thunderbolt 5中，单通道的速率分配为40Gbps，包含高速传输器和高速接收器两个方向，每个方向占2个通道，即双向80Gbps速度。这时候只需要将其中一条通道改变传输方向，单向实现120Gbps。英特尔也强调，动态通道本身是可以根据系统需求自动调整的，不需要人工干预，确保了很好的使用体验。

重点在于带宽，Thunderbolt 5能够在硬件变化不大的前提下，单通道的带宽提升2倍，这里需要引入一个概念，PAM。

PAM全称Pulse Amplitude Modulation，即脉冲幅度调制，PAM后面跟随的数字代表可以表现出多少个电平，例如PCIe 6.0和NVIDIA GeForce RTX 30系列以后GPU使用的GDDR，均使用了PAM4，即4电平脉冲幅度调制，原本只能展现0或1两种电平信号进而变成展现00、01、10、11等4个阶段。

在Thunderbolt 4和USB4时代，使用的是PAM2信号技术，也就是NRZ（Non Return to Zero），即两种信号电平来表示数字逻辑信号的1、0信息，每个符号周期可传输1bit的逻辑信息，是最传统的数字信号通讯方式之一。

到了Thunderbolt 5和USB4 v2，则使用了PAM3，即3电平脉冲幅度调制，即下图中的深蓝线，拥有0、1、2三种状态。

Thunderbolt 5不使用热议的PAM4而是PAM3是有理由的，类似于固态硬盘中NAND从SLC演进到后面TLC和QLC，不仅从物理层面成本提升高昂，PAM4的电信号健壮性也比PAM3要脆弱得多，在数据传输过程中更容易出现错误。正因为如此，无论是PCIe 6.0还是GDDR6X显存，在实际使用PAM4的时候，还需要引入纠错环节，同时也要提升对应性能的硬件成本。

Thunderbolt 5的PAM3则没有需要纠错的问题，因此英特尔也强调了在硬件成本不增加的前提下，实现翻倍的带宽速率，这也是实打实面向拥有更广泛用户基础的使用场景。这也是英特尔在多年先进技术量产实践下，总结出来的宝贵经验。

因此我们才能看到，Thunderbolt 5尚未正式推出之前，就已经有广泛的扩展基础，硬件的兼容性搭配未来的平台推广，Thunderbolt 5注定会有很好的成长空间。

与此同时，Thunderbolt 5也会将讨论已久的外置显卡扩展，以及最新的外置AI加速器扩展加入到Thunderbolt 5扩展系统架构中。让笔记本能够同时兼顾移动和桌面高性能扩展的两种特性，这也是高端玩家和内容创作者们迫切需要的。

如何分辨Thunderbolt 5？

有意思的是，Thunderbolt 5推出后，不会立刻替代Thunderbolt 4的位置。英特尔认为除了高端游戏玩家和内容创作者，还有多数用户对数据传输需求没有那么高，毕竟较少的硬件层面修改同样涉及成本，对于大多数用户而言，能把Thunderbolt 4的40Gbps速度用尽也是相当罕见的。

因此在2024年正式推出Thunderbolt 5时，英特尔除了提供数字“5”的标识之外，还会新增一个蓝色背景正方框的Thunderbolt标识，用于强调这是高性能的Thunderbolt 5。

同时，Thunderbolt 5不会像Thunderbolt 4那般快速的融入到最新的英特尔CPU中，而是以独立的芯片存在，芯片代号Barlow Ridge。

这意味着Thunderbolt 5应用场景会有更多的灵活性，即便是竞争对手平台，也能很好的配置基于Thunderbolt 5的扩展接口和解决方案，从而进一步加速Thunderbolt在全行业的普及。

而在所有硬件参数实现中，对高功率240W的支持，实际上是相对最容易实现的。Thunderbolt 5的推广还需要更多的厂商加入其中，对不用的解决方案进行验证和考量，比如是否添加主动散热，与老款产品设计是否匹配等等。

无论如何，Thunderbolt 5都会带来相对Thunderbolt 4两到三倍的性能提升，并兼容市面上绝大多数的通讯传输协议，包括USB4、DisplayPort 2.1、PCIe 4.0等等。特别是随着英特尔提供独立的Thunderbolt 5芯片，方便灵活部署，也给高速传输的Thunderbolt 5普及带来更多潜在机会。而那些插一个机械移动硬盘拷半小时数据的时代，将离我们越来越远。