Thunderbolt

此条目页的主題是由英特尔发表，苹果参与的连接器标准。关于由苹果公司所制作的专属连接器规格，請見「Lightning接头」。

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Thunderbolt

類別|  Dual-protocol I/O[1]
產品歷史
設計者|  英特尔和蘋果公司
製造商|  無特定廠商
製造时间|  2011年2月
取代|  FireWire（IEEE 1394）
一般规格
長度|  最長達5公尺（銅線）[2]
宽度|  8.3 毫米
高度|  2.5 毫米
热插拔|  支援
Daisy chain|  支援，最多達7部裝置[2]
外接|  支援
连接器|  Mini DisplayPort（第一代和第二代）, USB Type-C（第三代和第四代）

信号|

15 W [2]

100 W (Thunderbolt 3 充電)

数据信号|  支援
比特率|

第一代：双通道，其中每通道10 Gbit/s（总计20 Gbit/s）

第二代：总计20 Gbit/s

第三代和第四代：40 Gbit/s雙向傳輸（PCIe及DisplayPort）
协议|  Thunderbolt

* PCI Express 2.0 x4
* DisplayPort 1.1a

Thunderbolt 2

* PCI Express 2.0 x4
* DisplayPort 1.2

Thunderbolt 3

* PCI Express 3.0 x4
* USB 3.1 Gen2
* DisplayPort 1.2[3]

Thunderbolt 4

* PCI Express 3.0 x4
* DisplayPort 2.0

* USB4

引脚输出
引脚1|  GND|  接地
引脚2|  HPD|  熱插拔偵測
引脚3|  HS0TX(P)|  高速通道0的正訊號傳輸
引脚4|  HS0RX(P)|  高速通道0的正訊號接收
引脚5|  HS0TX(N)|  高速通道0的負訊號傳輸
引脚6|  HS0RX(N)|  高速通道0的負訊號接收
引脚7|  GND|  接地
引脚8|  GND|  接地
引脚9|  LSR2P TX|  慢速通道的訊號傳輸
引脚10|  GND|  接地（保留）
引脚11|  LSP2R RX|  慢速通道的訊號接收
引脚12|  GND|  接地（保留）
引脚13|  GND|  接地
引脚14|  GND|  接地
引脚15|  HS1TX(P)|  高速通道1的正訊號傳輸
引脚16|  HS1RX(P)|  高速通道1的正訊號接收
引脚17|  HS1TX(N)|  高速通道1的負訊號傳輸
引脚18|  HS1RX(N)|  高速通道1的負訊號接收
引脚19|  GND|  接地
引脚20|  DPPWR|  接頭電源

图为与Mini DisplayPort集成的初代Thunderbolt

图为與USB Type-C結合的Thunderbolt 3 Intel 提供兩種 Thunderbolt 控制器：雙插座和單插座。外部裝置和電腦都需要有一個控制器。

Thunderbolt又稱“雷電技術[4]”，苹果中国译为“雷雳”[5]，是由英特尔發表的連接器標準，目的在於當作電腦與其他裝置之間的通用匯流排，第一代與第二代接口是與Mini DisplayPort整合，較新的第三代開始改為與USB Type-C結合，并能提供电源。Thunderbolt 1 和 2 使用與 Mini DisplayPort (MDP) 相同的連接器，而 Thunderbolt 3、4 和 5 使用USB Type-C連接器，並支援 USB 裝置。

早期由英特尔獨立研發，使用光纤傳輸；后來在一次科技展示會場上，苹果公司看到了早期光纤傳輸的原型後，主動對英特爾表示興趣並給予開發上的建議，致使正式發表的第一代從光纤改用铜線和苹果的Mini DisplayPort外形，Mini DP接口加上Thunderbolt，由於二合一的整合特點，作為蘋果的多用途高速傳輸介面使用，蘋果的加入使得Thunderbolt生態建立起來。

第三代改為使用USB Type-C介面。繼續延伸多合一的整合特點，因此它既能以双向 40 Gbit/s传输数据（40 Gbit/s + 40 Gbit/s，特別是針對外接高速網路時），又能兼容Mini DisplayPort设备直接连接Thunderbolt接口传输视频与声音信号，也可连接Apple Thunderbolt Display直接同时输出视频、声音与数据，且不用如傳統使用多條連接線。

## 技術內容

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版本 | 時間 | 廠商 | 代號 | 地點 | 頻寬 | USB |

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Thunderbolt 開發版 | 2009年 | Intel | Light Peak | 英特爾科技論壇（IDF） |  |  |
Thunderbolt | 2011年2月 | Intel
Apple | Light Peak |  | 10 Gbit/s | 與USB 3.0同時應用在未來的系統中，扮演互補角色。 | 具有这种接口的MacBook Pro及一根29美元的连接线。
苹果独享这技术专利权一年。
Thunderbolt 2 | 2013年 | Falcon Ridge |  | 20 Gbit/s |  |
Thunderbolt 3 | 2015年6月2日 | Intel | Alpine Ridge Titan Ridge | COMPUTEX 2015 | 40 Gbit/s | 連接埠更換為USB Type-C | Alpine Ridge 僅能相容於Thunderbolt 系統, Titan Ridge 可以相容於大部分的USB-C 系統, 不僅限於Thunderbolt
Thunderbolt 4 | 2020年7月8日 | Goshen Ridge |  |  |
Thunderbolt 5  | 2024年  | Barlow Ridge  |  | 120 Gbit/s  |  |

### 第一版（Thunderbolt）

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2011年，發表第一版Thunderbolt，訊號線最長可達10米，雙向同步傳輸速度可達10 Gbit/s。

Thunderbolt 技術採用兩種通訊協定 ，包括用在資料傳輸的 PCI Express ，以及用在顯示的 DisplayPort，且完整相容現有的DisplayPort裝置。將來可能取代其他個人電腦的周邊裝置匯流排，如DVI、DisplayPort、USB、Firewire（IEEE 1394）與 HDMI等，成為電腦對外的單一匯流排。

可以透過菊花鏈（Daisy-chain）方式連接最多六個周邊裝置(其中首两链可包含两个Apple Thunderbolt Display)，透過匯流排可供應10W的電力給周邊。

### 第二版（Thunderbolt 2）

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2013年，第二版，代號 Falcon Ridge，同步傳輸速度 20 Gbit/s。

英特爾希望在2020年時將它提升到100Gbps，透過光纖線路發送具紅外線信号代替傳統的數據線進行數據傳輸，當作電腦與其他裝置之間的通用連接線，類似目前USB的功能，未來一台電腦可裝設數個Thunderbolt連接埠，提供不同的裝置使用，也可直接連接到一個具有數種對外接口的裝置上，用一種細長的線纜支援多種輸入輸出裝置。

Intel宣稱，Thunderbolt 2 能連接一個显示器，並同時傳送4K視訊。

* 物理層面，第一、二版 Thunderbolt 的頻寬都是 20 Gbit/s，因此線材是相容的。訊號線包含四條 10 Gbit/s通道，上下行各有兩條。[6]
* 邏輯層面，第二代 Thunderbolt 合併了第一代的兩條獨立 10 Gbit/s 通道，使得最高傳輸速度翻倍到 20 Gbit/s 。

第一款引入 Thunderbolt 2 的產品是ASUS主板，於2013年8月19日發佈[7]。

第一款發售的產品是蘋果公司MacBook Pro with Retina (Late 2013)，於2013年10月22日推出[8]。

### 第三版（Thunderbolt 3）

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2015年6月2日，COMPUTEX 2015 ，代號為Alpine Ridge，雙倍頻寬達到40 Gbit/s (5 GB/s)。Thunderbolt 3 物理接口改用USB Type-C。

新一代 Thunderbolt 節省一半用電，最大供電100W。可連接兩個4K解析度顯示器，或一個5K解析度顯示器。基於 PCIe 3.0 x4。支援 HDMI2.0（4K 60Hz）和 DisplayPort1.2（5K 60Hz）。[9][10]

英特爾提供控制器的三個版本：

* "DP"（Double Port）版本 ： PCIe 3.0 ×4 提供2個 Thunderbolt 3 接口 (JHL6540)
* "SP"（Single Port）版本 ： PCIe 3.0 ×4 提供1個 Thunderbolt 3 接口 (JHL6340)
* "LP"（Low Power）版本 ： PCIe 3.0 ×2 提供1個 Thunderbolt 3 接口 (JHL6240)

由於支援 Thunderbolt 1, 2 的廠商不多，而且採用 Thunderbolt 的裝置大多是高端產品，價格昂貴，加上接口使用的是蘋果Mini Displayport，配件無法用在其他電子裝置，普及程度遠低於對手USB。故此版的 Thunderbolt 將與 USB Type-C 的接頭相容，使 Thunderbolt 接口變得更普及[11]。

### 第四版（Thunderbolt 4）

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Thunderbolt4在CES2020公開發表，最終版本的規格書在2020年七月發布。Thunderbolt 4 與 Thunderbolt 3 的主要差異在於對於USB4通訊協定的支援以及資料的傳輸速度。對於PCIe的最低要求需要32Gbit/s 以上。支援兩個4K顯示(DisplayPort 1.4)。支援Intel VT-d為基本的直接記憶體存取保護以防止實體DMA攻擊。

### 第五版（Thunderbolt 5）

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2023 年 9 月 12 日，英特爾預覽了 Thunderbolt 5（代號 Barlow Ridge），它符合 USB開發者論壇 (USB-IF) 的 USB4 2.0 規格。 它提供 80 Gbit/s 的對稱頻寬，例如 大量儲存裝置的頻寬是 Thunderbolt 4 的兩倍，顯示器的單向頻寬為 120 Gbit/s（Thunderbolt 3 和 4 的三倍），支援 60Hz 的雙 8K 顯示器。 完整規格涵蓋：

* 支援最新版本的USB4 2.0 80 Gbit/s規範
* 總頻寬是 Thunderbolt 4 的兩倍，達到 80 Gbit/s，同時為視訊密集型用途提供高達三倍的頻寬，達到 120 Gbit/s
* 支援 DisplayPort 2.1
* 使用 PCI Express Gen. 4 x4 實現 PCI Express 資料吞吐量的兩倍 (64 Gbit/s)，實現更快的儲存和外部顯示卡
* 下游充電功率高達 240W
* 透過 PAM-3 與長達 1 m (3.3 ft) 的現有被動電纜配合使用
* 與先前版本的 Thunderbolt、USB 和 DisplayPort 相容
* 由英特爾的支持和認證計劃支持

英特爾宣布將於 2024 年開始推出與 Thunderbolt 5 相容的電腦和配件[12]。

## 商品化

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2011年2月24日，蘋果公司發佈新款 MacBook Pro，搭載 Thunderbolt 技術，這是此技術首次應用在商業產品上。在PC产品上苹果有一年的专利独享权。同日，Promise 發佈 Pegasus 存儲產品，同樣應用此技術，這是此技術首次應用存儲業產品上。稍后，苹果發佈了使用 Thunderbolt 技术的 Apple Thunderbolt Display，2012年发布了两个小配件：Apple Thunderbolt to Gigabit Ethernet Adapter 和 Apple Thunderbolt to FireWire 转换器。

2013年6月10日，蘋果公司發佈新款 Mac Pro 並將搭載 Thunderbolt 2 技術[13]。

2016年10月28日，蘋果公司發佈新款MacBook Pro搭載Thunderbolt 3技術。

2020年6月23日，蘋果公司官網開賣Thunderbolt 3 Pro 連接線。

2024年10月29日，苹果公司发布新款M4 pro芯片的Mac mini 搭载Thunderbolt 5技术。Thunderbolt 5数据线（1m）官网售价69.00美金。[14]

## 外接

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* Thunderbolt典型應用之一是外接顯示卡。以前的Intel CPU没有集成Thunderbolt控制器，許多筆記型電腦的Thunderbolt介面都是掛接在PCH下。第十代Intel Core處理器集成了Thunderbolt控制器，但是仅限10nm的Ice Lake微架构处理器，而同为第十代Intel Core的14nm Comet Lake微架构处理器并未集成Thunderbolt控制器，且部分搭载Ice Lake处理器的筆記型電腦未配备支持Thunderbolt 3的USB-C接口，例如Surface Pro 7的USB-C接口就未集成Thunderbolt 3[15]。

## 安全性

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許多Thunderbolt裝置都實現了「安全性模式」，當連接裝置時要求用戶的驗證，以防止某些惡意的裝置通過存取PCI Express總線進行DMA攻擊和讀取主記憶體[16][17]：

* `none`：沒有Thunderbolt安全性，允許所有裝置的連接。在BIOS設定中又被稱為「Legacy Mode」。
* `user`：每次連接裝置時都必須經過用戶的驗證。
* `secure`：連接裝置時要求用戶的驗證，但記住用戶連接過的裝置，對於同一個裝置不要求重新驗證。
* `dponly`：禁止Thunderbolt介面的PCI Express總線功能，只允許DisplayPort功能（有的電腦是只允許DisplayPort功能和USB功能）。

## 參考資料

[编辑]

1. ^ Thunderbolt Technology. Intel.  [June 28, 2011]. （原始内容存档于2011-09-23）.
2. ^ 2.0 2.1 2.2 Technology Brief (PDF). Intel.  [February 25, 2011]. （原始内容存档 (PDF)于2011-06-29）.
3. ^ Thunderbolt™ 3 – The USB-C That Does It All. Thunderbolt Technology Community. 2015-06-02  [2015-10-31]. （原始内容存档于2015-09-05）.
4. ^ 雷电技术：无限的可能性. Intel.  [2023-03-16] （中文）.
5. ^ 雷雳. Apple (中国) - 官方网站.  [2019-03-03]. （原始内容存档于2019-03-06） （中文（中国大陆））.
6. ^ Anand Lal Shimpi. Intel's Thunderbolt 2: Everything You Need to Know. AnandTech. June 9, 2013 8:39 PM EST  [2014-07-26]. （原始内容存档于2014-07-10）. 请检查`|date=`中的日期值 (帮助)
7. ^ Walton, Jarred (August 19, 2013). "ASUS Introduces Z87-Deluxe/Quad: World’s First Thunderbolt 2 Certified Motherboard" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. AnandTech. Retrieved December 28, 2013.
8. ^ Torres, Edwin (January 28,2013) [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）. MacRumors. Retrieved January 28, 2014.
9. ^ Intel’s incredibly fast Thunderbolt 3 switches to USB-C connector. ExtremeTech. 2015-06-04  [2015-08-04]. （原始内容存档于2015-08-01）.
10. ^ Joel Hruska. Next-gen Thunderbolt details: 40Gbps, PCIe 3.0, HDMI 2.0, and 100W power delivery for single-cable PCs. extreme tech. April 22, 2014 at 2:15 pm  [2014-09-22]. （原始内容存档于2014-10-03）. 请检查`|date=`中的日期值 (帮助)
11. ^ 【COMPUTEX 2015】Intel 發表Thunderbolt 3 標準，全面相容USB Type-C - TechNews 科技新報. 2015-06-03  [2015-06-04]. （原始内容存档于2015-06-07）.
12. ^ Intel Introduces Thunderbolt 5 Connectivity Standard. Intel. October 19, 2022  [September 12, 2023]. （原始内容存档于2024-05-17）.
13. ^ Apple unleashes new Mac Pro – 8 times smaller, 6 Thunderbolt 2 ports, AMD graphics.  [2013-06-13]. （原始内容存档于2013-06-13）.
14. ^ Thunderbolt 5 (USB‑C) Pro Cable (1 m). Apple.  [2024-10-30] （美国英语）.
15. ^ augix对Surface Pro 7的测评.  [2019-11-29]. （原始内容存档于2019-11-21）.
16. ^ How to configure the Thunderbolt 3 Security Level in BIOS Setup for Microsoft Windows operating system - ThinkPad - US. support.lenovo.com.  [2020-04-22]. （原始内容存档于2021-09-08）.
17. ^ eischmann. ThunderBolt Security Levels and Linux desktop. Brno hat. 2017-06-29  [2020-04-22]. （原始内容存档于2020-04-12） （英语）.

## 外部連結

[编辑]

* Light Peak技術（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* 英特爾 THUNDERBOLT 技術（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* 蘋果公司 THUNDERBOLT 介紹（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* THUNDERBOLT Technology Community（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Learn More About THUNDERBOLT（页面存档备份，存于互联网档案馆）

* 查
* 论
* 编

总线标准和業界標準（有线（英语：Wired communication））

一般|

* 系统总线
* 前端总线
* 后端总线
* 菊链串接
* 控制总线
* 地址总线
* 总线竞争
* 即插即用
* 总线列表
* 雙獨立匯流排

标准|

* SS-50匯流排（英语：SS-50 bus）
* S-100匯流排（英语：S-100 bus）
* Unibus（英语：Unibus）
* VAXBI（英语：VAXBI Bus）
* MBus（英语：MBus (SPARC)）
* STD匯流排（英语：STD Bus）
* SMBus
* Q-Bus（英语：Q-Bus）
* Europe Card匯流排（英语：Europe Card Bus）
* ISA
* STEbus（英语：STEbus）
* Zorro II（英语：Amiga Zorro II）
* Zorro III（英语：Amiga Zorro III）
* CAMAC（英语：Computer Automated Measurement and Control）
* FASTBUS（英语：FASTBUS）
* LPC
* HP精準匯流排（英语：HP Precision Bus）
* EISA
* VME（英语：VMEbus）
* VXI（英语：VME eXtensions for Instrumentation）
* VXS（英语：VXS）
* NuBus（英语：NuBus）
* TURBOchannel（英语：TURBOchannel）
* MCA（英语：Micro Channel architecture）
* SBus（英语：SBus）
* VLB
* PCI
* PXI（英语：PCI eXtensions for Instrumentation）
* HP GSC bus（英语：GSC bus）
* InfiniBand
* Ultra Port Architecture（英语：Ultra Port Architecture）
* PCI Extended (PCI-X)
* AGP
* PCI Express (PCIe)
* DMI
* RapidIO（英语：RapidIO）
* QPI
* NVLink
* HyperTransport
* Infinity Fabric

存储|

* ST-506（英语：ST-506）
* ESDI
* IPI（英语：Intelligent Peripheral Interface）
* SMD（英语：Storage Module Device）
* 并行ATA（PATA，配合DMA）
* SSA（英语：Serial Storage Architecture）
* DSSI（英语：Digital Storage Systems Interconnect）
* HIPPI（英语：HIPPI）
* 串行ATA（SATA）
* 并行SCSI
* 串列SCSI（SAS）
* 光纖通道
* SATA Express
* PCI Express（通過AHCI或NVM Express邏輯裝置介面）

外围|

* Apple Desktop Bus（英语：Apple Desktop Bus）
* HIL（英语：HIL bus）
* MIDI
* Multibus（英语：Multibus）
* RS-232
* RS-422
* RS-423（英语：RS-423）
* EIA-485（RS-485）
* Lightning
* DMX512-A（英语：DMX512#DMX512-A）
* IEEE-488 (GPIB)
* IEEE-1284（并口）（英语：IEEE 1284）
* UNI/O（英语：UNI/O）
* ACCESS.bus（英语：ACCESS.bus）
* 1-Wire
* D²B（英语：IEC 61030）
* I²C
* SPI
* 并行SCSI
* Profibus
* IEEE 1394（火线）
* USB
* Camera Link
* External PCIe
* Thunderbolt

音訊|

* ADAT Lightpipe（英语：ADAT Lightpipe）
* AES3（英语：AES3）
* 英特爾高清晰音效
* I²S
* MADI（英语：MADI）
* McASP（英语：McASP）
* S/PDIF
* TOSLINK

可移动|

* PC Card
* ExpressCard

嵌入式|

* Multidrop bus（英语：Multidrop bus）
* CoreConnect（英语：CoreConnect）
* AMBA
* Wishbone（英语：Wishbone (computer bus)）
* SLIMbus（英语：SLIMbus）

* 注：接口依大致速度增序排列，每节最后列出的接口应该是最快的

* 分类

* 查
* 论
* 编

音訊及視訊端子

音訊端子|

| 模拟|

* TRS
* XLR
* DIN
* Mini-DIN（英语：Mini-DIN connector）
* 香蕉插头（英语：Banana connector）
* 接线柱（英语：Binding post）
* D-sub
* Euroblock
* MMCX接口
* 扬声器插头（英语：Speaker terminal）
* Speakon连接器（英语：Speakon）

|

数字|

* BNC
* S/PDIF
* TosLink
* XLR
* D-SUB

視訊端子|

| 模拟|

* VGA

* Mini-VGA

* DFP（英语：Digital Flat Panel）
* BNC
* 色差端子
* S-端子
* AV端子
* D端子

|

数字|

* DVI

* Mini-DVI/Micro-DVI

* DMS-59
* LFH
* DFP（英语：Digital Flat Panel）
* BNC
* DIN

* Mini-DIN（英语：Mini-DIN connector）

* DB13W3（英语：DB13W3）

影音端子|

| 模拟|

* RCA端子
* F端子
* SCART端子（英语：SCART）
* RF端子

|

数字|

* RCA端子
* ADC
* HDMI

* 无线HDMI（英语：Wireless HDMI）

* PDMI
* DisplayPort

* mDP

* Thunderbolt
* MHL

* 查
* 论
* 编

电子计算机基本部件

输入设备|

* 鍵盤
* 數字鍵盤
* 影像掃描器
* 显示卡
* 圖形處理器
* 麦克风
* 定点设备
* 数码绘图板
* 游戏控制器
* 光筆（英语：Light pen）
* 鼠标
* 光學
* 指点杆
* 触摸板
* 觸控式螢幕
* 轨迹球
* 盲文显示机
* 声卡
* 聲音處理器（英语：Sound chip）
* 摄像头
* 虛擬（英语：Softcam）

输出设备|

* 顯示器
* 螢幕
* 盲文显示机
* 打印机
* 繪圖儀（英语：Plotter）
* 揚聲器（英语：Computer speakers）
* 声卡
* 显示卡

移动存储|

* 磁碟組（英语：Disk pack）
* 软盘
* 光碟
* CD
* DVD
* BD
* 闪存
* 記憶卡
* 闪存盘

机箱|

* 中央处理器
* 微处理器
* 主板
* 記憶體
* 隨機存取
* BIOS
* 數據存貯器
* 硬盘
* 固态硬盘
* 混合固态硬盘
* 電源供應器
* 開關模式電源
* 金屬氧化物半導體場效電晶體
* 功率
* 電壓調節模組
* 网卡
* 傳真數據機（英语：Fax modem）
* 擴充卡

接口（英语：Computer port (hardware)）|

* 以太网
* FireWire
* 並列
* 序列
* PS/2
* USB
* Thunderbolt
* DisplayPort／HDMI／DVI／VGA
* SATA
* TRS

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