USB 4.0: Características, velocidad y novedades frente a los anteriores estándares

El nuevo estándar USB 4.0 o USB4 es la gran novedad, con mejoras muy interesantes para los nuevos dispositivos que lo soporten. Sin embargo, al ser un recién llegado, es aún un gran desconocido para muchos. Por este motivo, en este artículo vamos a conocerlo más en profundidad.

El nuevo salto de los puertos USB

usb logo

Los puertos USB son los más utilizados en la actualidad. Mientras en el pasado se utilizaron multitud de puertos diferentes para los periféricos, poco a poco han ido convergiendo y han terminado usándose para todos ellos un puerto universal como es el USB. Por ejemplo, muchas impresoras que antes utilizaban otros puertos de conexión paralelos ahora lo hacen por USB, lo mismo pasa con los ratones y teclados PS/2 que ahora también son USB, entre otros muchos ejemplos.

Actualmente puedes encontrar multitud de dispositivos por USB, desde micrófonos, hasta tarjetas de sonido externas, interfaces de audio, impresoras, discos duros externos, pendrivers, pantallas, e incluso dispositivos móviles con este tipo de conectores para transferencia de datos y para la carga de sus baterías, así como está presente en otros aparatos como la Smart TV. Por tanto, el USB es casi indispensable en la actualidad.

VersiónVelocidad
USB 1.01.5 Mbps
USB 1.112 Mbps
USB 2.0480 Mbps
USB 3.04,8 Gbps
USB 3.1 Gen 15 Gbps
USB 3.1 Gen 210 Gbps
USB 3.220 Gbps
USB 4.040 Gbps
Thunderbolt 340 Gbps
Thunderbolt 440 Gbps

Por otro lado, son fáciles de conectar y son Plug & Play, lo que hace todo mucho más sencillo para la conexión en caliente de los periféricos y dispositivos necesarios. Por supuesto, también hay que destacar que no solo transportan datos, también se pueden usar para transmitir señal de audio y de vídeo, por lo que son muy versátiles.

Estos puertos han tenido tanto peso que han evolucionado mucho a lo largo de su historia, además de surgir diferentes formatos para satisfacer diferentes necesidades, como los USB-A, los USB-C, los USB-B, microUSB, etc. También han evolucionado sus revisiones o versiones, alcanzando velocidades mucho más elevadas en la actualidad, además de otras funciones como la carga de dispositivos con hasta 100W.

Además de las distintas formas, también tenemos estándares como los USB 1.0, USB 2.0, USB 3.1, USB 3.2 o el actual USB4 o USB 4.0, que han ido manteniendo la retrocompatibilidad y agregando nuevas características así como duplicando la velocidad con cada paso que se daba en la evolución. Ahora el presente y el futuro inmediato de estos puertos pasa por el nuevo USB 4.0, y en ello nos vamos a centrar en los siguientes apartados.

Especificaciones técnicas y velocidad del USB4

USB-C

Una de las principales novedades del USB4 es, como era de esperar, una mayor velocidad de transferencia. Aunque eso no es lo único que se ha agregado en esta nueva especificación, también trae consigo unas nuevas características, mejoradas en comparación con lo que teníamos antes y alguna nueva funcionalidad.

Comenzando por el salto de la velocidad, el USB4 ha podido doblar los 20 Gbps de la especificación USB 3.2, por tanto, puede llegar a un máximo de 40 Gbps, igualando así a los Thunderbolt de nueva generación que poseían una ventaja frente a los USB estándar, aunque estén basados en éstos.

No obstante, la velocidad de 40 Gbps no estará disponible para todos los dispositivos USB4, ya que también se contará con un modo de transmisión de 20 Gbps que se lanzará bajo la especificación de USB4, aunque tendrá un logo ligeramente diferente para diferenciarlo.

Por otro lado, dejando atrás la velocidad, también podemos destacar otra gran novedad como es la capacidad de carga de los dispositivos a una mayor potencia, con hasta 100W, algo que no era posible con los actuales puertos USB, que estaban más limitados en este sentido. Por tanto, con la función denominada Power Delivery, se podrá cargar baterías mayores y con una mayor rapidez.

Otra gran revolución dentro de los USB4 es la forma en la que se transmiten estos datos, con mayor flexibilidad que los estándares anteriores de USB.

Especificaciones técnicas

En cuanto a las especificaciones completas, hay que destacar:

  • Velocidad de hasta 40 Gbits.
  • Capacidad de carga de hasta 100 W.
  • Conector USB-C (ya no se usarán los tipos USB-A ni otros, se reduce así el tamaño para adaptarse a los nuevos ultrabooks y dispositivos móviles)
  • 2 modos de transmisión posibles, 2×2 a 20 Gbps o 3×2 a 40 Gbps.
  • ​​​​Compatibilidad con Thunderbolt 4 total.
  • Retrocompatibilidad con Thunderbolt 3.
  • DisplayPort Alt Mode 2.0.
  • Hasta 4 líneas PCIe que sostiene este protocolo.
  • Gestión inteligente del ancho de banda.

Modos, usos y nuevas tecnologías del USB4

Thunderbolt 1 2 y 3

Thunderbolt 3 y 4 compatible

CaracterísticasThunderbolt 1Thunderbolt 2Thunderbolt 3Thunderbolt 4
Año de lanzamiento2011201320152020
Tipo de conectorMDP (Mini Display Port)MDP (Mini Display Port)USB-CUSB-C
Bit Rate20 Gbps (10 Gbps por cada canal)20 Gbps (total)40 Gbps (bidireccional), 80 Gbps (en un solo sentido)40 Gbps
Número de pines20202424
Protocolo4 x PCI express 2.0 y DisplayPort 1.1a4 x PCI express 2.0 y DisplayPort 1.24 x PCI express 3.0, DisplayPort 1.2, HDMI-2 y USB 3.1 Gen-2 4× PCI Express 3.0, DisplayPort 2.0, USB4

El USB4 destaca frente a sus predecesores porque se ha modernizado en temas de compatibilidad, siendo compastible con Thunderbolt 3 y Thunderbolt 4, por eso solo se usan los USB-C como formato de puerto, para mantener esta compatibilidad. Además, la velocidad ha hecho posible la compatibilidad con el Thunderbolt 4. Esto no era así en los USB anteriores. De hecho, eran los equipos Thunderbolt los que eran compatibles con USB, pero no los USB con Thunderbolt, al menos no con todas las funciones y velocidades disponibles en el estándar de Intel y Apple.  

Eso con USB4 cambiará todo esto y será totalmente compatible para poder usar dispositivos Thunderbolt o USB de forma totalmente indiferente.

DisplayPort ALt Mode

Otra gran ventaja es la incorporación del nuevo estándar DisplayPort Alt Mode 2.0, es decir, para permitir conectar pantallas a través de los puertos USB de forma nativa, sin necesidad de conversiones ni adaptadores. Esto permitirá usar señales de imagen con resoluciones de hasta 4K sin problemas. No obstante, la limitación frente a Thunderbolt es que solo se podrá conectar una pantalla por puerto.

PCIe

También destaca que se puedan usar líneas o carriles PCIe a través de estos cables. De esta forma se aumenta la cantidad de cosas que se pueden hacer con los puertos USB4. Por ejemplo, se podrán usar dispositivos de forma externa tales como tarjetas gráficas o las nuevas unidades SSD PCIe conectadas a un puerto USB4 y seguirían funcionando como si fuesen unidades internas. Algo especialmente útil para equipos portátiles.

Gestión de ancho de banda

Aparte de esas mejoras de compatibilidad con otras interfaces, otra gran novedad es la posibilidad de gestionar el ancho de banda con el USB4 según lo que esté conectado en cada momento. Esto no parece interesante cuando se tiene solo un dispositivo conectado al puerto, pero se puede volver vital para dispositivos como los hub cuando se conecta más de un dispositivo a la vez. Esta gestión del ancho de banda se volverá vital.

Por ejemplo, podrá haber hubs o concentradores más inteligentes. Y, en vez de repartir el ancho de banda entre los dispositivos conectados a la vez, como se hace ahora, se puede gestionar el ancho de banda repartido de forma más eficiente, permitiendo que se reparta de forma dinámica entre los dispositivos conectados. Por ejemplo, si tienes una unidad de pendrive y una pantalla conectada al mismo puerto, en vez de repartirse el ancho de banda a la mitad para cada uno de ellos, se podrá asignar más ancho de banda al dispositivo que necesite más en cada momento.

Cables y conectores USB4

Como hemos comentado anteriormente, el formato de conector es quizás el mayor limitante de esta nueva especificación USB4. Y es que solo estará disponible como USB-C. Mientras que las revisiones anteriores se podían encontrar en variedad de formatos, ahora solo se podrá usar el conector USB-C, lo que elimina la retrocompatibilidad de este tipo de puertos para puertos que sigan usando formatos USB-A, o de otro tipo. Esto es algo que no ha gustado a todos, pero por suerte se seguirán comercializando equipos con puertos USB 3.x para poder seguir utilizando los USB-A que aun tienes. Y no solo eso, también se podrá usar siempre un adaptador USB-A a USB-C.

Como ventaja de esta solución está el tamaño más reducido de estos puertos, y que se pueden conectar de un lado o de otro, sin importar la forma en la que lo conectas como ocurría con los otros formatos, ya que son puertos totalmente simétricos.

Por otro lado, esta solución de adoptar solo el USB-C también tiene otra ventaja de compatibilidad y es que se pueden usar dispositivos Thunderbolt 3 y 4. Así USB4 podrá ser totalmente compatible y se permitirá unificar cables y periféricos Thunderbolt.

También hay que destacar que se deberá diferenciar entre los puertos y cables que admiten USB4 a 40 Gbps, y los que solo estarán disponibles con topes de velocidades a 20 Gbps. Es algo en lo que la USB-IF, la organización tras los puertos USB, ha trabajado para poder identificar.

USB IF o Foro de Implementadores de BUS (en inglés USB Implementers Forum) es una organización sin fines de lucro con el objetivo de promover y dar soporte a la tecnología Universal Serial Bus, USB inalámbrico, y USB On-The-Go. Es la encargada de diseñar las especificaciones de todos los estándares y sus revisiones. Y está compuesta por miembros de la industria tales como Intel, IBM, Microsoft, NEC, Nortel, Apple, HP, Renesas, STMicroelectronics, Texas Instruments, AMD, etc. (con un total de más de 1000 miembros en la actualidad) Para más información puedes acceder a la web oficial de este consorcio.

USB4 vs USB 3.x

Nombre del modoNombre AntiguoEncodingDoble canalVelocidad del canalVelocidad Gbit/sVelocidad GB/sNombre Comercial
USB 3.2 Gen 1×1USB 3.0, USB 3.1 Gen 18b/10bNo550.63SuperSpeed USB 5Gbps
USB 3.2 Gen 1×28b/10bSI5101.2
USB 3.2 Gen 2×1USB 3.1 Gen 2128b/132bNo10101.2SuperSpeed USB 10Gbps
USB 3.2 Gen 2×2128b/132bSi10202.4SuperSpeed USB 20Gbps
USB 4 Gen 2×164b/66bNo10101.2
USB 4 Gen 2×264b/66bSi10202.4USB4 20 Gbps
USB 4 Gen 3×1128b/132bNo20202.4
USB 4 Gen 3×2128b/132bSi20404.8USB4 40 Gbps

Como puedes ver en esta tabla, hay grandes diferencias con respecto a las distintas versiones de USB 3.x y sus generaciones respecto a los USB4 o USB 4.0. Además, éstos nuevos USB4 también disponen de varias Gen que pueden generar confusión si no se sabe diferenciar entre ellas. Con esta tabla podrás ver las diferencias y saber mejor de qué estamos hablando.

USB4 vs Thunderbolt 4

 Thunderbolt 4USB4
Accesorios con 4 puertos ThunderboltSiNo
Thunderbolt networkingSINo
Certificación obligatoriaSINo
Testeo de los cables control de calidad de sus fabricantesSiNo
Requiere protección Intel VT-dSiNo
Especificación USB4La cumpleLa cumple
Alimentación mínima para accesorios15 W7.5 W
Alimentación máxima —100 W
Velocidad máxima40 Gbps40 Gbps
Requisitos máximos para video2 pantallas 4K1 pantalla 4K

Como bien sabes, el estándar Thunderbolt es un estándar creado por Apple e Intel para los equipos de la firma de la manzana cuando ambas compañías colaboraban. En un inicio se usó conexiones DP, pero a partir de la Thunderbolt 3 se pasó a usar el formato USB-C como medio físico, permitiendo la compatibilidad también con dispositivos basados en USB.

Actualmente, Intel se ha quedado sola con el desarrollo de Thunderbolt y estos puertos también han empezado a dejarse ver por equipos PC Intel, y no solo Mac. Y falta ver si el futuro de Thunderbolt seguirá ligado a Apple o si finalmente lo abandonarán para usar otro tipo de conector o si optarán por las nuevas especificaciones USB estándar.

Como puedes ver, actualmente USB4 y Thunderbolt 4 tienen diferencias notables. Pese a la igualdad entre la velocidad y la posibilidad de usar USB-C 4.0 en puertos Thunderbolt y viceversa, aún hay diferencias que no se han resuelto en el USB4. Los detalles que los diferencias los puedes ver en la tabla, pero principalmente tienen que ver con la posibilidad de aceptar una pantalla extra en el caso de Thunderbolt 4, y una serie de funciones exclusivas de Thunderbolt que USB4 no acepta.

Una cosa que sí es positiva en USB4 es que no necesita tecnología Intel VT-d para la protección, por lo que se podrá utilizar en todos los equipos, también en los AMD. Por tanto, se espera que sea el claro favorito de la mayoría de fabricantes para ser compatible con la mayor parte de equipos.

El USB del futuro

La tecnología USB ha avanzado mucho en los últimos años, llegando a tener capacidades y velocidades realmente increíbles, y ponerse a la par de Thunderbolt 4 con la aparición de USB4, ya que hasta entonces estaban un poco por detrás del estándar de Intel. Ahora ambos pueden llegar a los 40 Gpbs de velocidad, lo que es simplemente fantástico.

Aunque aún no se sepa nada de él, se espera que el futuro del USB pase por el siguiente estándar, el USB 5.0, que se puede esperar que doble la velocidad, llegando a los 80 Gbps. Gracias a estos avances en velocidad, el puerto ya no sería un cuello de botella como sucedía en algunos casos con versiones anteriores donde la velocidad estaba más limitada y el dispositivo conectado debía adaptarse a la velocidad de transferencia del USB. Por ejemplo, cuando se conectaban dispositivos PCIe externos o tarjetas de red externas WiFi 6, etc.

Frente a otros tipos de conexiones, como el Firewire, o el Gigabit LAN Ethernet (RJ45), o el HDMI de 18 Gbps en su versión 2.0 o 48 Gbps en su versión 2.1, e incluso comparado con el DisplayPort 1.4a que ofrece 26 Gbps, lo cierto es que el USB4 es bastante competitivo para la transmisión de grandes cantidades de datos de forma rápida. Y los 100W de carga lo hacen también muy práctico para la carga de todo tipo de gadgets.

No obstante, el DisplayPort 2.0 alcanzará los 78 Gpbs, que para superar eso habrá que esperar a nuevas especificaciones USB 4.x o a la USB 5.0.

El nuevo Thunderbolt 5 de Intel también llegará a velocidades realmente elevadas, con 80 Gpbs y soporte para DisplayPort 2.1.

Esta gran velocidad de USB4 también será fantástico para la transmisión de grandes archivos en cuestión de segundos o minutos. Algo que va en consonancia con lo que están consiguiendo otras tecnologías de transferencia, como el WiFi 6, el 5G, o el PCIe 5.0, que son cada vez más rápidos. Es decir, responden a la inmediatez que buscan los usuarios y a la cada vez más necesidad de transferencias de datos de la sociedad actual.

Jaime Herrera

Jaime Herrera

Técnico electrónico y experto en el sector de los semiconductores y el hardware. Apasionado de la tecnología y la computación.

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