USB4とは?新機能と注目される理由を徹底解説

USB(Universal Serial Bus)は、パソコンと外部機器を接続するための物理インターフェースの名称です。キーボード、マウス、スキャナー、プリンター、デジタルカメラ、さらにはスマートフォンまで、さまざまなデバイスを接続できます。この接続には主に2つの目的があります。「充電」と「通信」です。パソコンはUSB経由で接続機器に給電できるだけでなく、双方向のデータ交換も行えます。プリンターへ印刷データを送るのも、スキャナーで書類を読み込むのも、スマートフォンとファイルをやり取りするのも、すべてデータ交換の一環です。

USBの主な種類

USBには数多くの規格が登場し、それぞれが前世代よりも進化しています。しかし、どの規格が自分に必要なのか、何に使うのかを覚えるのは混乱しがちです。以下の表でUSBの種類を整理しました。

1		USB Type-A	USBの元祖となる最初の規格。	パソコン、モバイル充電器、フラッシュドライブなど、今でもあらゆる場所で使用されています。
2		USB Type-B	周辺機器側のインターフェースを小型化するために開発されました。	主にプリンターやスキャナーで採用。
3		Mini-USB(Mini-B)	Type-Aではサイズが大きすぎて携帯機器に搭載できなかったため誕生しました。	主にデジタルカメラなどの周辺機器で使用されていました。
4		Micro-USB	特に機器の充電用途に特化して登場した規格です。	スマートフォンの充電が中心で、ゲームコントローラーなどにも使われていました。
5		Lightning	どちら向きでも挿せる(リバーシブル)点でMicro-USBより優れています。	AppleのiPhoneで採用されています。
6		USB Type-C	小型でありながら充電と通信に対応し、リバーシブルで挿し間違えないインターフェースとして開発されました。	新しい機器のほとんどでMicro-USBに取って代わりつつあります。
7		Thunderbolt	Intelが開発した、データ転送速度に特化した規格です。	ディスプレイ接続、ネットワーク、ストレージデバイス向け。

USBの転送速度の変遷

USBはインターフェースの形状やサイズだけでなく、内部仕様である転送速度も世代ごとに進化してきました。これまでに定められた速度規格は以下の通りです。

USB 1.x

最初に定められた速度規格で、最大127台の外部デバイスに対して12Mbpsの転送レートをサポートしていました。

USB 2.0

60MBpsのデータ転送が可能になったことから「Hi-Speed(ハイスピード)」の愛称で呼ばれました。

注意:USB 1.xの転送速度は12Mbps(メガビット/秒)である一方、USB 2.0は60MBps(メガバイト/秒)です。「B」の大文字・小文字の違いに注意しましょう。

USB 3.0

速度と性能が向上し、給電能力と帯域幅も改善されたUSB 3.0は「SuperSpeed USB」とも呼ばれます。双方向への同時データ転送に対応し、640MBps(5Gbps)というUSB 2.0の約10倍の速度を実現しました。

USB 3.1

5Gbpsでは物足りないという声を受け、速度が2倍の10Gbpsに引き上げられたのがUSB 3.1です。機能面はUSB 3.0とほぼ同じで変更点が速度だけだったため、「USB4」という名称は与えられませんでした。

Thunderboltとは?

「必要は発明の母」という言葉の通り、USB 3.1は10Gbpsもの転送速度を持っていても、4K動画のストリーミングや外付けグラフィックスのサポートには不十分でした。より多くのデバイスを接続するニーズが高まり、それに伴いより多くの電力も必要になりました。この需要に応えるべく、業界大手のIntelは最新のUSB Type-Cインターフェースと、40Gbpsでのデータ転送を可能にする新標準を組み合わせた新技術を開発しました。これはUSB 3.1の4倍の速さです。さらに100Wの給電と内蔵10GbEネットワーキングにも対応し、データ転送は上り20Gbps・下り20Gbpsに分割され、映像帯域は2倍。わずか1つのコンパクトなポートで最大6台のデバイスを接続できます。

USB4とは?

USB4はUSB規格における最新のイノベーションですが、その基盤となったのはIntelの技術です。2017年、Intelは自社のThunderbolt技術を他のチップメーカーにロイヤリティフリーで開放すると発表しました。USB4はType-Cインターフェースを採用し、最大40Gbpsの速度を実現します。これは1つのポートから2台の4Kディスプレイを駆動できるほどの性能です。価格も間違いなく手頃になり、時間とともに既存のすべてのUSB規格を置き換えていくでしょう。また、デバイスメーカーが対応機能を実装し、適切なケーブルを使用していれば、Thunderboltデバイスもサポート可能です。

なぜUSB4なのか?

USBはデバイス間のデータ転送と給電における世界的な標準規格です。しかしここ数年、特にUSB 3.0以降、命名規則に混乱が生じていました。大きな技術変更があった場合は「USB 3.X」とXの数字が増え、変更が比較的小さい場合には「Generation(略してGen)」が付け加えられるという方式です。最新の規格はUSB 3.2 Gen 2×2ですが、その潜在能力を最大限に発揮するには、通信する双方のデバイスのポートが同じバージョンで、データケーブルも対応している必要があります。この混乱を解消し、達成可能な最新技術を統合するため、USB Promoter GroupはIntelの「Thunderbolt」と提携し、単一の標準規格を策定しました。

USB4は、これまでのUSB規格の研究成果のすべてのメリットに、Thunderboltプロトコルを加えたものです。従来のUSB規格との下位互換性を備え、Thunderbolt搭載デバイスとのクロスプラットフォーム対応も実現しています。すべてのデバイスメーカーがIntelにロイヤリティを支払うことなくUSB4関連デバイスを製造できるようになり、この技術の世界全体への普及が促進されます。Intel自身にとっても、USB4とThunderboltの互換性によってThunderbolt技術搭載の既存製品の販売が伸びるというメリットがあります。

驚異的な速度での充電とデータ転送、モニターへの動画信号のより迅速な伝送、そして1つのポートで複数デバイスをサポートする能力――そんな未来に備えましょう。

USB4はいつ利用できる?

当初、最初の製品は2020年前半に登場する予定でしたが、USB4技術がすべてのデバイスメーカー(パソコンおよびスマートフォン)に採用されるまでには数年を要するでしょう。ただし、USB4は下位互換性を備えているため、USBアダプターさえ手元にあれば、移行期間中に大きな問題に直面することはありません。ただし、従来のUSB規格を使用している環境では、USB4の恩恵をフルに受けられない点に注意が必要です。たとえば、USB4対応のハードドライブアダプターから、USB 3.1ポートを備えたノートPCにアダプター経由で接続した場合、実際の転送速度は10Gbpsに制限されます。USB4ハードドライブアダプターからは40Gbpsでデータが出力されていても、USB 3.1のアダプターとパソコンのポートが、それぞれのUSB規格に応じて転送レートを制限してしまうのです。この優れた技術の恩恵を享受するには、USB4対応のポート・ケーブル・デバイスを一式揃えることが不可欠です。

あらゆる技術革新が生活に完全に浸透するには時間がかかりますが、USB4も同じ道をたどることになります。先行規格や競合規格より優れていても、他のUSBタイプで稼働する膨大な数のデバイスをすぐに置き換えることはできません。すべてのデバイスメーカーがUSB4を製品に組み込んでいく必要があり、既存の製造モデルの変更には投資が伴います。異なるUSB規格を持つデバイス同士をつなぐアダプターやコネクターの開発も、このプロセスを遅らせる要因となるでしょう。現時点で確かなのは、USB4がより高速で優れた規格だということです。実際に広く使われるようになれば、USB4のさらなる隠れた能力や、この新技術への移行が重要である理由が明らかになっていくはずです。