英特爾發布雷電3接口：竟和USB Type-C統一了 - 全文

　　在過去的一年里，外部連接通信線的世界里發生了很多時。在這段時間，USB先后發布了10Gbps “超高速+”USB3.1以及新的USB Type-C 連接器，這是一種新式的可正反插的接口，將成為未來十年乃至更長時間上的行業標準。同時隨著USB備用模式功能的引入，USB Type-C還可以被用來攜帶（或者代替）USB超高速通信以外的其它協議——這使得USB比以往更加靈活，而VESA（視頻電子標準協會）也宣布DisplayPort接口也將支持備用模式，這樣我們就可以使用USB Type-C傳輸DisplayPort視頻信號了。

　　其結果就是USB Type-C的引入將導致明確的、相當快速的標準切換。鑒于USB Type-C已經有了經過精心設計和十分理想的物理層，也有許多其它的技術也開始為USB調整自己，以便能夠充分利用這個勢必會越來越通用的接口平臺。

蘋果 MacBook上的USB Type-C連接器

　　而英特爾也于昨天選不了雷電3接口。外部通信線的世界里發生著各種各樣的進步，英特爾自然不能讓其他標準超過雷電。他們也一直在研發下一代雷電接口，最終得到了一個結合USB Type-C物理層和雷電的所有性能和特性的合體，得到了最終的雷電3接口，其速度也達到了驚人的40Gbps。

　　先給出一點背景，上一次英特爾更新雷電接口的規范是在2013年針對雷電2給出的，又叫Falcon Ridge。通過將兩個雷電1 10Gbps信道結合到一起，英特爾能夠將信道的可用帶寬從10Gbps提升到20Gbps，也將信道的總數從兩個全雙工信道減少到一個全雙工信道。這里特別要提及的是，在雷電2上，雷電的指令集并沒有改變——雷電2的四個基礎信道各自的傳輸速度還是10Gbps——所以本質上講雷電接口從2011年發布之后，其信號層就沒發生過變化。

　　現在雷電接口已經四歲了，其信號層也是時候改變了，這樣才能支持更高的帶寬。為了完成這一次信號層的升級，英特爾還必須要對其物理層進行修改。雷電1和2接口使用了蘋果公司開發的迷你DisplayPort接口作為線纜，而通過使用VESA指令，可能最終能用USB Type-C的取代DisplayPort的物理層。所以隨著消費電子設備和新標準都向Type-C看齊，DisplayPort和迷你DisplayPort的時日也無多了。

　　這就將雷電接口放在了一個十分有趣的位置上，此時雷電接口能夠同時先前和先后兼容。按照原來的計劃，英特爾打算通過讓雷電跑在USB上，但USB背后的財團推翻了這一想法，使得英特爾最終采用了迷你DisplayPort。而現在隨著DisplayPort的變弱和USBType-C和備用模式的引入，雷電又回到了英特爾預先計劃的地方：作為一個運行在通用USB接口上的標準。

　　實際上這個涉及到雷電接口每一個方面的升級的最終結果是成為這項技術的最后一代技術：雷電3，這將雷電與USB Type-C實力和能力的結合。這意味著將雷電的高速和其底層PCI-E協議的靈活性與Type-C的通用穩定設計結合到了一起，這些都可以通過USB的備用模式規范來實現。再加上Type-C的相關的電力輸送標準，你就知道為什么英特爾會相信這項技術將成為市場上最有力量和最強大的外部通信總線。

雷電接口的各個版本

　　隨著USB Type-C接口的采用，雷電3能夠將雷電設備的可用帶寬提升1倍。雷電2的最高帶寬為單一全雙工信道的20Gbps，而雷電3將這一數值提升到了40Gbps。對比DisplayPort1.3和USB3.1，可用帶寬提升了1.5至4倍，DisplayPort1.3的最高帶寬為25.9Gbps，而USB3.1的每個信道的最大帶寬為10Gbps，（Type-C帶有兩個這樣的信道）。

　　從信號的角度來看，雷電3是利用USB的備選模式實現的，能夠使用Type-C提供的4路高速信道。這和雷電1和雷電2所使用的信道數相同，所以帶寬也從每個信道的10Gbps變成了20Gbps。

USB Type-C的接口定義

　　為了處理這種新的Type-C接口以及增加數據率，英特爾為這種新的雷電標準推出一種新型的活性線纜。和前一代線纜一樣，這種新型將會顯著增加線纜兩端的活性有源電子，使得英特爾可以藉此獲得比無源線纜更高的帶寬，當然，此時線纜的成本也會增加。這種新的線纜上將保留獨特的雷電標識，而且比無源線纜稍寬，但總的來說除了接口變化了之外，在概念上仍然和雷電1和2是類似的。

更多的線纜選擇

　　同時又因為這建立在Type-C的基礎上，雷電3也將利用現有的標準Type-C線纜引入有源支持。當使用Type-C的線纜時，雷電的速度就降到了20Gbps全雙工——這與普通的Type-C的帶寬相同——這是為了成本犧牲了一些帶寬。可以比較一下，Type-C線的成本只有幾美元，而傳統的雷電線的成本都在30美元以上；這就使得要讓雷電接口更廣泛的應用，必須首先要將成本降下來，更不要說還需要讓線纜更加穩定而且易于更換。

　　驅動這些線纜的是英特爾為雷電3設計的新的Alpine Ridge控制器。是Ridge系列最新一代產品，該控制器能夠駕馭雷電3的40Gbps的高速度。Alpine Ridge還集成了USB3.1（超高速+）主控制器，從而可以實現雙重目的。當該控制器作為USB Type-C的主控制器使用時，Alpine Ridge可以直接驅動USB3.1設備（就像是現在的DisplayPort和雷電的協同工作一樣。而當其作為設備控制器使用時（如連接到雷電接口的顯示器時），可以允許設備在另一端使用USB3.1接口。

　　USB主控制器的加入增加了雷電3攜帶的協議數量。除了PCI-E和DisplayPort，USB3.1也成為了該控制器的一項內置功能。這里唯一的顯著區別是盡管DisplayPort視頻和PCI-E數據連接度封裝在雷電的數據流中，但USB3.1則是部署在雷電已有的PCI-E連接的頂層，而不是另外封裝在雷電的數據流之中。

　　說到封裝，雷電3之中還包含了一個DisplayPort的更新，盡管不是每個人都期待這一點。隨著帶寬的上升，雷電3的視頻數據率也提升到了原來的兩倍。但是英特爾卻并未在雷電3中采用最新的DisplayPort 1.3。DisplayPort 1.3的速度在1.2的基礎上也提升了一倍，將DisplayPort的等效信道從4變成了8，本質上則是讓一個雷電3線纜攜帶兩個DisplayPort 1.2連接。最終的結果是雷電3將能夠驅動DisplayPort 1.3的顯示設備——比如8K顯示器和5K單片顯示器；當然，雷電3也能輕松驅動DisplayPort1.2所能驅動的一切，包括4K 60Hz顯示器或5K多片顯示屏。

　　此外，游戲玩家聽到英特爾最終將支持使用雷電的獨立顯卡一定會很高興；在經過了一些錯誤的開始后，這家公司終于開始為外接顯卡帶來祝福和支持了。盡管雷電理論上總是能夠支持外接顯卡（本質上就是PCIe總線），而其中最大的亮點應該對GPU熱插拔和所謂“意外斷開”的情況的支持。英特爾說他們已經因為解決了這個問題。英特爾最初在這一工作上和AMD進行合作——盡管長期上NVIDIA也參與了進來，包含了一種外接雷電卡機殼或一個更小的“顯卡底座”其包含了一個更小、更酷但是比iGPU性能更強的移動獨立顯卡。

　　另一個英特爾一直搖擺不定的的概念也可以使用雷電3來實現：雷電網絡。通過模擬一個萬兆以太網連接，兩臺計算機可以通過雷電線纜進行連接，或者在高端工作站和服務器中實現外部幾乎不可見的萬兆以太網連接，這是一個比千兆以太網絡更為實用的解決方案。雷電網絡從2013年開始就出現在了OS X上，在2014年英特爾將這項技術遷移到了PC上，但是自從雷電網絡作為雷電2的一項特性而隨之推出之后，具備必要驅動的PC數量卻一直都非常少。而雷電網絡也將作為雷電3的一項標準特性，所以支持它的系統將會更多。

　　此外，因為雷電3建立在USBType-C的基礎上，所以英特爾也繼承了Type-C優良的電力輸送能力，他們也將充分利用這一特性。因為Type-C Power Deliver 2.0規范允許充電器以高達100W的功率進行輸電，所以有可能雷電3也將具有相同的輸電能力（選擇性的），這樣就可以使用單根雷電3線纜同時為顯示器傳送信號和供電，而目前的蘋果雷電2接口顯示器還不具備這樣的功能。也就是說，USB的電源傳輸標準和雷電的總線供電標準不同，所以也就是說并不是所有的雷電主機都能提供100W的功率，甚至很多也不能提供那樣高的USB功率輸出。對于標準的總線驅動雷電設備，雷電連接現在能搭載15W的功率，相比較而言，雷電2的則只有10W。

　　此外，因為綜合布線的變化，英特爾也給出了雷電實現向后兼容的方式。英特爾給出了一種雷電3轉雷電適配器，這樣可以是雷電1/2和雷電3的設備實現互聯，所以舊設備也就能夠連接到新的主機上，新設備也可以和舊主機相連。盡管目前我們還并不清楚這款適配器目前只是提供了簡單的連接轉換還是集成了完整的Alpine Ridge控制器。

　　最后，英特爾稱預計今年年底就能看到雷電3的產品問世，2016年將實現更大的出貨量。從這個時間點上看，我們可以預計雷電將和Skylake產品一起出貨，盡管英特爾明確表示技術層面上雷電和Skylake并無關聯。另外，英特爾也可能將雷電3 Alpine Ridge控制器放到其他產品上，如Broadwell，Haswell-E等等。

　　而英特爾是否能憑借雷電3取得更大的成功，還有待市場的檢驗。不過切換成Type-C接口對OEM設計DisplayPort的桌面計算機來說卻是一件好事，而之前你很難再蘋果以外的設備上看到這種設計——現在OEM可以在不增加額外的接口的前提下對雷電進行集成。但另一方面，這還是需要一個額外的控制器，這就增加了設備的成本、功耗和體積，乃至冷卻方面的顧慮。在雷電1/2時代，英特爾對該技術最大的支持就是對接，而由于PCI-E的采用，因為USB輸電性能的增強，都將雷電的靈活性和性能表現帶到了一個新的高度。在這一點上，USB Type-C還不能與之相比。