非常に分かりにくい「Thunderbolt 3」と「USB Type-C (USB-C) 」の違いについて、詳しく解説してみます。
はじめに
最近のPC関係で最も分かりにくいネタの1つが「USB Type-C」です。特にThunderbolt 3が絡んでくるとスペック表などで「Thunderbolt 3 (USB-C) 」といった訳わからん表記がされるため、完全に初見殺しとなっています。
私も最近PCを新調しようとした時にこの壁にぶち当たり、あまりの分かりにくさに半分キレながらThunderbolt 3とUSB Type-Cの違いについて調べたので、その内容を備忘録として残しておきます。
USB Type-Cとは端子の形状の1種
まず何よりも先にハッキリとさせておかなければならないのが、「USB Type-Cはただの端子の形状の1種である」という点です。
誤った説明がされているのをよく見かけますが、「USB Type-C=USB 3.1」ではありません。USB Type-Cだからといって必ず転送速度が早いわけではなく、USB 2.0なUSB Type-Cポート・ケーブルも存在しています。
また、必ずしもUSB PDに対応しているわけではない点にも注意が必要です。最近は特にノートPCでUSB Type-Cの採用が進んでいますが、そのUSB Type-CポートからPCを充電できるかどうかは機種によって異なります。
- 「USB Type-C」は端子の形状の1種
- 「USB Type-C=USB 3.1」ではない
- 「USB Type-C=USB PD対応」ではない
という3つのポイントを理解したら、次に移りましょう。
Thunderbolt 3の動作原理
Thunderbolt 3は、USB Type-CのAlternate Modeという仕組みを利用して動作します。
Alternate Modeとは
Alternate Modeとは、USB Type-Cポート・ケーブルを使用して別の規格の信号を流す規格のことです。
流せる信号としてはDisplayPort、Thunderbolt、HDMIなどが策定されています。
基本はUSB Type-C
Thunderbolt 3はUSB Type-CのAlternate Modeという仕組みを使って動作しています。つまり、基本はUSB Type-Cです。
基本がUSB Type-Cということは、「Thunderbolt 3ポートはUSB Type-Cポートの1種」ということになります。ですので、PCに搭載されているThunderbolt 3ポートはもれなくUSBデバイスを扱うことが可能です。
「Thunderbolt 3 (USB-C)」という表記
PCのスペック表でよく見かける「Thunderbolt 3 (USB-C)」といった表記ですが、あの表記こそがThunderbolt 3とUSB Type-Cを分かりづらくさせている元凶であると私は考えています。
というのも、Thunderbolt 3はUSB Type-CのAlt Modeという仕組みを利用して動作しているからです。言い換えれば、Thunderbolt 3ポートとは「Thunderbolt Alt Modeに対応したUSB Type-Cポート」となります。
ですので、「USB Type-C (Thunderbolt 3対応) 」といった表記の方がより実情に即しており、ユーザーも「Thunderbolt 3も流せるUSB Type-Cポートなんだね」と理解しやすいと思うのですが……どうでしょう?
ポート
Thunderbolt 3ポートでは以下の3種類のデータ転送を行うことができます。
- USB 3.1 Gen 2
- DisplayPort (Alt Mode)
- Thunderbolt 3 (Alt Mode)
USB 3.1 Gen 2
Thunderbolt 3ポートはUSB Type-Cポートの1種なので当然といえば当然ですが、USBのデータ転送を行うことが可能です。
Can I connect USB devices to a Thunderbolt 3 port?
Yes, Thunderbolt 3 ports are fully compatible with USB devices and cables.
ただし、Thunderbolt 3ポートと普通のUSB Type-Cポートでは、ある1点が異なっています。それは「Thunderbolt 3ポートはもれなくUSB 3.1 Gen 2に対応している」という点です。
USB Type-Cとは端子の形状の規格です。そのため、見た目は同じでも中身はUSB 2.0だったりUSB 3.1 Gen 1だったりUSB 3.1 Gen 2だったりします。
それに対して、Thunderbolt 3対応のUSB Type-CポートはUSB 3.1 Gen 2対応で統一されています。
DisplayPort
上に書いたUSB 3.1 Gen 2の件と同じく、Thunderbolt 3ポートはもれなくAlt ModeによるDisplayPortのデータ転送に対応しています。
Can I connect DisplayPort devices to a Thunderbolt 3 port?
Yes, Thunderbolt 3 ports are fully compatible with DisplayPort devices and cables.
USB 3.1 Gen 2の場合と同じく、DisplayPort Alt Modeも機種によって対応・非対応がバラバラな機能ですが、Thunderbolt 3ポートはもれなく対応しています。
※DisplayPortのバージョン (1.2 or 1.3 or 1.4) は、信号を出力するGPUや、使用されているコントローラによって変わるので、詳しくはコンピュータの製造元に問い合わせてください。ただし2018年5月時点ではIntel CPUのiGPUが全てDP 1.2止まりなので、多くのPCはDP 1.2対応であると思われます。
Thunderbolt 3
当然ですが、Thunderbolt 3ポートはAlt ModeによるThunderbolt 3のデータ転送に対応しています。
※Thunderbolt 3が内包するPCIeの信号はPCIe 3.0 x4が上限ですが、過去には何らかの理由でPCIe 3.0 x2となっている機種が一部存在していました。
- MacBook Pro 13″ w/ Touch Bar (Late 2016) … “右側の 2 基のポートでも Thunderbolt 3 の機能を使えますが、PCI Express の帯域幅に制限されます“
- XPS 13 (9360) … “Thunderbolt™ 3(PCI Express Gen 3 x 2レーン)“
まとめ
「USB Type-Cポート」と「Thunderbolt 3ポート」の違いをまとめたのが以下の表です。
USB 2.0 | USB 3.1 Gen 1 | USB 3.1 Gen 2 | DisplayPort 1.2 (Alt Mode) |
Thunderbolt 3 (Alt Mode) |
USB PD での給電 |
USB PD での受電 |
|
USB Type-Cポート | ○ | 機種による | 機種による | 機種による | 機種による | 機種による | 機種による |
Thunderbolt 3ポート | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 機種による | 機種による |
一言で言ってしまえば、「全部入り=Thunderbolt 3ポート」です。ただし、全部入りなのはあくまでデータ転送のみであって、USB PD関係は機種によって対応・非対応が異なります。
ケーブル
次はケーブルについてです。
まとめ
とりあえず先に結論を載せておき、下に注意点を書いていこうと思います。
USB接続 | Alternate Mode接続 | USB PD | ||||||
USB 2.0 | USB 3.1 | DisplayPort | Thunderbolt 3 (20Gbps) | Thunderbolt 3 (40Gbps) | 3A | 5A | ||
USB Type-C ケーブル |
USB 2.0 | ○ | ✕ | ✕ | ✕ | ✕ | ○ | ケーブルによる |
USB 3.1 | ○ | ○ | ○ | ケーブルによる | ✕ | ○ | ケーブルによる | |
Thunderbolt 3 ケーブル |
パッシブ (1m未満) | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ケーブルによる |
パッシブ (1m以上) | ○ | ○ | ○ | ○ | ✕ | ○ | ケーブルによる | |
アクティブ | ○ | ✕ | ✕ | ○ | ○ | ○ | ケーブルによる |
アクティブ・パッシブとは
アクティブ・パッシブというのは、「信号を補正・調整する機能を持っているかどうか」を表しています。
一般に、信号調整機能を持ったケーブルをアクティブケーブルと呼び、そういった機能のないケーブルをパッシブケーブルと呼びます。これはThunderboltに限った呼び方ではなく、ケーブル全般で使われる呼称です。 (HDMIケーブルの例)
アクティブケーブルは (ほぼ) Thunderbolt 3専用
Thunderbolt 3ケーブルで1番注意すべきなのがアクティブケーブルです。
何故かと言うと、Thunderbolt 3アクティブケーブルは、USB 3.1でのデータ転送や、Thunderbolt 3以外のAlt Mode接続をサポートしていないからです。 (USB 2.0でのデータ転送だけはできる)
パッシブケーブルはUSB 3.1ケーブルとしても使える
Thunderbolt 3パッシブケーブルはUSB 3.1なType-C to Type-Cケーブルとしても使用することができます。
例えば、Cable MattersのThunderbolt 3パッシブケーブルはThunderboltとUSB-IFの両方の認証を取得しています。
「40Gbps対応=アクティブケーブル」ではない
「40Gbpsでのデータ転送はアクティブケーブルのみで、パッシブケーブルでは20Gbpsまで」という勘違いをしやすいですが、それは誤りです。
そもそも、なぜアクティブケーブルが信号を調整するかというと、そのままではノイズや減衰で40Gbpsもの速度を確保できないからです。つまり、ノイズや減衰の影響が小さければ、信号を調整せずとも速度を確保できる、ということになります。
そんな訳で、ケーブル長を1m未満にすることによって、転送速度40Gbpsを確保したパッシブケーブルが各社から販売されています。
結論
Alt Mode対応のUSB 3.1 C to Cケーブルとしても使えるので、基本的にはパッシブケーブルの方をオススメします。特にオススメなのは40Gbpsを出せる1m未満のパッシブケーブルですが、場面・環境によってはケーブルの長さが足りなくなるため、その点のみ注意が必要です。
アクティブケーブルは高価な割にThunderbolt 3以外ではUSB 2.0ケーブルとしてしか機能しないため、40Gbpsかつ1m以上の長さが必要な場合にのみ買えば良いと思います。
Thunderbolt 3ケーブルまとめ
日本で買えるThunderbolt 3ケーブルを、自分の備忘録も兼ねてまとめておきます。
アクティブケーブル
メーカー/ブランド | 製品名/型番 | 転送速度 | USB PD | 長さ | Amazon.co.jpリンク | メーカー製品ページ |
Belkin | F2CD085bt2M-BLK | 40Gbps | 5A | 2m | Amazon.co.jp | Belkin |
Cable Matters | 107012-BLK-2m | 40Gbps | 5A | 2m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
CalDigit | TBT3-A10B-540 | 40Gbps | 5A | 1m | Amazon.co.jp | |
TBT3-A20B-540 | 2m | Amazon.co.jp | ||||
HighPoint | TB3-040G-510 | 40Gbps | 5A | 1m | Amazon.co.jp | HighPoint |
TB3-040G-520 | 2m | Amazon.co.jp | ||||
StarTech | TBLT3MM1MA | 40Gbps | 5A | 1m | Amazon.co.jp | StarTech |
TBLT3MM2MA | 2m | Amazon.co.jp | StarTech |
パッシブケーブル
メーカー/ブランド | 製品名/型番 | 転送速度 | USB PD | 長さ | Amazon.co.jpリンク | メーカー製品ページ |
Anker | A8486011 | 40Gbps | 5A | 0.5m | Amazon.co.jp | Anker |
Apple | A1896 | 40Gbps | 5A | 0.8m | Amazon.co.jp | Apple |
Belkin | F2CD081BT1M-BLK-A | 20Gbps | 3A | 1.0m | Amazon.co.jp | Belkin |
F2CD084bt0.5MBK | 40Gbps | 5A | 0.5m | Amazon.co.jp | Belkin | |
F2CD084BT0.8MBK-A | 0.8m | Amazon.co.jp | Belkin | |||
CalDigit | TBT3-P05B-540 | 40Gbps | 5A | 0.5m | Amazon.co.jp | CalDigit |
TBT3-P07B-540 | 0.7m | CalDigit | ||||
Cable Matters | 107002-BLK-0.8m | 40Gbps | 5A | 0.8m | Amazon.co.jp | Cable Matters |
107002-BLK-1m | 20Gbps | 1.0m | Amazon.co.jp | |||
107002-BLK-2m | 2.0m | Amazon.co.jp | ||||
HighPoint | TB3-040G-505 | 40Gbps | 5A | 0.5m | Amazon.co.jp | HighPoint |
Plugable | TBT3-40G50CM | 40Gbps | 3A | 0.5m | Amazon.co.jp | Plugable |
TBT3-20G1M | 20Gbps | 1.0m | Amazon.co.jp | Plugable | ||
TBT3-20G2M | 2.0m | Amazon.co.jp | Plugable | |||
TBT3-40G80CM | 40Gbps | 5A | 0.8m | Amazon.co.jp | Plugable | |
StarTech | TBLT34MM50CM [ブラック] | 40Gbps | 3A | 0.5m | Amazon.co.jp | StarTech |
TBLT34MM50CW [ホワイト] | Amazon.co.jp | StarTech | ||||
TBLT3MM1M [ブラック] | 20Gbps | 1.0m | Amazon.co.jp | StarTech | ||
TBLT3MM1MW [ホワイト] | Amazon.co.jp | StarTech | ||||
TBLT3MM2M [ブラック] | 2.0m | Amazon.co.jp | StarTech | |||
TBLT3MM2MW [ホワイト] | Amazon.co.jp | StarTech | ||||
TBLT34MM80CM | 40Gbps | 5A | 0.8m | Amazon.co.jp | StarTech |
所感
「USB Type-C訳分からん」みたいなことを言っている方を良く見かけますが、その原因の一端は間違いなくThunderbolt 3にあると思っています。物理的な形状は通常のUSB Type-Cと同じであるにも関わらず、「Thunderbolt 3ポート」だの「Thunderbolt 3ケーブル」だのUSB Type-Cと互換性があるんだか無いんだか分からないマーケティングをしているのですから、消費者が混乱するのも無理はありません。
USB Type-CのAlternate Modeという仕組みに乗っかっている立場なのですから、そのことを弁えたマーケティングをしてほしいですね。