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Intel Thunderbolt 4 Intel stellt Thunderbolt 4 vor

| Autor: Klaus Länger

Noch in diesem Jahr soll „Thunderbolt 4“ kommen. Die universelle, USB-4-kompatible Kabelschnittstelle im USB-C-Format soll mehr Funktionen erhalten, sicherer sein und längere Kabel ermöglichen. Passende Controller für Host- und Peripheriegeräte kommen ebenso wie „Tiger-Lake“-Notebooks mit integriertem Thunderbolt 4 später.

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Die maximale Datenrate bleibt mit Thunderbolt 4 bei 40 Gbit/s. Allerdings werden nun zwei 4K- oder ein 8K-Display unterstützt und beim PCIe-Tunneling ist PCIe Gen3 mit vier Lanes vorgeschrieben.
Die maximale Datenrate bleibt mit Thunderbolt 4 bei 40 Gbit/s. Allerdings werden nun zwei 4K- oder ein 8K-Display unterstützt und beim PCIe-Tunneling ist PCIe Gen3 mit vier Lanes vorgeschrieben.
(Bild: Intel)

Auf USB 3 folgt demnächst USB 4. Auch die Intel Thunderbolt-Technologie macht daher noch dieses Jahr den Schritt von 3 auf 4. Die neue Generation der Schnittstelle mit USB-C-Anschluss bleibt zwar bei der maximalen Datenrate von 40 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s), bietet aber zusätzliche Funktionen, USB-4-Kompatibilität und die Möglichkeit, längere Kabel einzusetzen.

Zudem erhöht Intel die Mindestanforderungen an die Hersteller für die Zertifizierung. Letztlich soll Thunderbolt 4 damit eine noch leistungsfähigere universelle Kabelschnittstelle werden, die USB 4, DisplayPort und PCI-Express in sich vereint und auch noch sicherer sein soll, als Thunderbolt 3.

Höhere Auflösung und mehr PCIe-Lanes

Thunderbolt 4 ist eine Weiterentwicklung von Thunderbolt 3 und bleibt damit abwärtskompatibel sowohl zur älteren Thunderbolt-Version als auch zu USB. Thunderbolt ist auch die Basis der USB-4-Protokollspezifikation, wobei Thunderbolt 4 Funktionen bietet, die bei USB 4 nicht obligatorisch sind. So ist dort eine Datenrate von 40 Gbit/s optional, vorgeschrieben sind nur 20 GBit/s.

Zudem wird Thunderbolt 4 grundsätzlich zwei 4K-Displays oder ein 8K-Display unterstützen. Bei Thunderbolt 3 ist es ein 4K-Display, bei USB 4 ein Display ohne Festlegung der Auflösung. Die Spannungsversorgung von Geräten über einen USB-C-Port ist nun vorgeschrieben, zudem werden nun 40-Gbs-Kabel mit bis zu zwei Metern Länge unterstützt. Docks können nun vier Thunderbolt-Ports statt bisher zwei enthalten. Sie müssen zudem das Aufwecken verbundener Rechner durch am Dock angeschlossener Maus oder Keyboard ermöglichen.

Die getunnelte PCI-Express-Verbindung muss nun verbindlich vier PCIe-3.0-Lanes mit 32 Gbit/s aufweisen, was die Performance extern angeschlossener Grafikkarten oder NVMe-SSDs erhöhen kann.

Bei herkömmlichen USB-C-Schnittstellen ist nie ganz klar, welche Standards konkret unterstützt werden. Thunderbolt 4 beherrscht alle.
Bei herkömmlichen USB-C-Schnittstellen ist nie ganz klar, welche Standards konkret unterstützt werden. Thunderbolt 4 beherrscht alle.
(Bild: Intel)

Höhere Sicherheit durch VT-d

Eben diese getunnelte PCI-Express-Verbindung stellte bei Thunderbolt 3 durch den direkten Speicherzugriff ein mögliches Sicherheitsrisiko dar. Diese Lücke ist seit Windows 10 1803 und bei aktuellen Linux-Versionen durch Kernel DMA Protection beseitigt und sie erforderte auch physischen Zugriff auf die Schnittstelle im Rechner.

Bei Thunderbolt 4 setzt der Hersteller für die Zertifizierung nun einen Schutz gegen DMA-Angriffe durch die Unterstützung von der Intel-Virtualisierungstechnik für Directed I/O (VT-d) voraus. Wie diese Anforderung durch Geräte mit AMD-Prozessor oder durch Apples kommende Rechner mit ARM-Prozessoren erfüllt wird, bleibt abzuwarten. Zumindest AMD implementiert eine vergleichbare Technik in seinen Prozessoren. Apple wird das wohl auch tun.

Chipsätze und Controller für Thunderbolt 4

Die Thunderbolt-4-Host-Controller der Serie 8000 von Intel kommen später dieses Jahr. Sie können prinzipiell auch in AMD-basierten Rechnern und in Apples kommenden ARM-Geräten eingesetzt werden.
Die Thunderbolt-4-Host-Controller der Serie 8000 von Intel kommen später dieses Jahr. Sie können prinzipiell auch in AMD-basierten Rechnern und in Apples kommenden ARM-Geräten eingesetzt werden.
(Bild: Intel)

Intel wird einen Thunderbolt-4-Controller in den kommenden 10-Nanometer-Prozessoren der Tiger-Lake-Generation integrieren. Dabei hat der Hersteller noch nicht verraten, ob der Controller direkt in der CPU sitzt, oder in dem Chipsatz, der mit auf dem Package sitzt.

Zusätzlich bringt Intel für Systeme mit anderen Chipsätzen mit dem JHL8540 und dem JHL8340 zwei Controllerchips auf den Markt. Für Thunderbolt-4-Clients kommt der JHL8440. Developer-Kits für Thunderbolt 4 sind bereits verfügbar.

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 Klaus Länger

Klaus Länger

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