240W充电，高达120Gbps的Thunderbolt 5接口是怎么做到的？

全面普及的Thunderbolt 4很快就要告别接口扩展性能天花板的位置了，就在此刻，英特尔正式宣布了Thunderbolt 5接口，并进一步将扩展性能提升到了相当夸张的地步。包括单线缆同时轻松支持多台8K分辨率显示器，最高供电功率可达240W，传输速率更是最高提升3倍，达到恐怖的120Gbps，并且向前兼容Thunderbolt 4、Thunderbolt 3、USB4、USB 3、DisplayPort 2.1等基于USB Type-C规格的接口，性能拉满。

120Gbps是怎么做到的？

在媒体沟通会上，英特尔也为我们分享了Thunderbolt 5的120Gbps速率是如何实现的。这事实上是一个动态调节的过程，如果按照Thunderbolt 4以前版本的双向传输模式，Thunderbolt 5的速率应该是提升1倍，即由Thunderbolt 4的40Gbps提升至80Gbps，另外的40Gbps则由调整其中一条40Gbps通道传输方向获得，进而增加120Gbps。

另外可以看到，120Gbps速率实现本身没有专利门槛，事实上USB4通过硬件上的配置也有机会达到120Gbps，不过意味着厂商要为其付出高昂的成本。

英特尔在演示中用了更形象的例子，在Thunderbolt 5中，单通道的速率分配为40Gbps，包含高速传输器和高速接收器两个方向，每个方向占2个通道，即双向80Gbps速度。这时候只需要将其中一条通道改变传输方向，单向实现120Gbps。英特尔也强调，动态通道本身是可以根据系统需求自动调整的，不需要人工干预，确保了很好的使用体验。

重点在于带宽，Thunderbolt 5能够在硬件变化不大的前提下，单通道的带宽提升2倍，这里需要引入一个概念，PAM。

PAM全称Pulse Amplitude Modulation，即脉冲幅度调制，PAM后面跟随的数字代表可以表现出多少个电平，例如PCIe 6.0和NVIDIA GeForce RTX 30系列以后GPU使用的GDDR，均使用了PAM4，即4电平脉冲幅度调制，原本只能展现0或1两种电平信号进而变成展现00、01、10、11等4个阶段。

在Thunderbolt 4和USB4时代，使用的是PAM2信号技术，也就是NRZ（Non Return to Zero），即两种信号电平来表示数字逻辑信号的1、0信息，每个符号周期可传输1bit的逻辑信息，是最传统的数字信号通讯方式之一。

到了Thunderbolt 5和USB4 v2，则使用了PAM3，即3电平脉冲幅度调制，即下图中的深蓝线，拥有0、1、2三种状态。

Thunderbolt 5不使用热议的PAM4而是PAM3是有理由的，类似于固态硬盘中NAND从SLC演进到后面TLC和QLC，不仅从物理层面成本提升高昂，PAM4的电信号健壮性也比PAM3要脆弱得多，在数据传输过程中更容易出现错误。正因为如此，无论是PCIe 6.0还是GDDR6X显存，在实际使用PAM4的时候，还需要引入纠错环节，同时也要提升对应性能的硬件成本。

Thunderbolt 5的PAM3则没有需要纠错的问题，因此英特尔也强调了在硬件成本不增加的前提下，实现翻倍的带宽速率，这也是实打实面向拥有更广泛用户基础的使用场景。这也是英特尔在多年先进技术量产实践下，总结出来的宝贵经验。

因此我们才能看到，Thunderbolt 5尚未正式推出之前，就已经有广泛的扩展基础，硬件的兼容性搭配未来的平台推广，Thunderbolt 5注定会有很好的成长空间。

与此同时，Thunderbolt 5也会将讨论已久的外置显卡扩展，以及最新的外置AI加速器扩展加入到Thunderbolt 5扩展系统架构中。让笔记本能够同时兼顾移动和桌面高性能扩展的两种特性，这也是高端玩家和内容创作者们迫切需要的。

如何分辨Thunderbolt 5？

有意思的是，Thunderbolt 5推出后，不会立刻替代Thunderbolt 4的位置。英特尔认为除了高端游戏玩家和内容创作者，还有多数用户对数据传输需求没有那么高，毕竟较少的硬件层面修改同样涉及成本，对于大多数用户而言，能把Thunderbolt 4的40Gbps速度用尽也是相当罕见的。

因此在2024年正式推出Thunderbolt 5时，英特尔除了提供数字“5”的标识之外，还会新增一个蓝色背景正方框的Thunderbolt标识，用于强调这是高性能的Thunderbolt 5。

同时，Thunderbolt 5不会像Thunderbolt 4那般快速的融入到最新的英特尔CPU中，而是以独立的芯片存在，芯片代号Barlow Ridge。

这意味着Thunderbolt 5应用场景会有更多的灵活性，即便是竞争对手平台，也能很好的配置基于Thunderbolt 5的扩展接口和解决方案，从而进一步加速Thunderbolt在全行业的普及。

而在所有硬件参数实现中，对高功率240W的支持，实际上是相对最容易实现的。Thunderbolt 5的推广还需要更多的厂商加入其中，对不用的解决方案进行验证和考量，比如是否添加主动散热，与老款产品设计是否匹配等等。

无论如何，Thunderbolt 5都会带来相对Thunderbolt 4两到三倍的性能提升，并兼容市面上绝大多数的通讯传输协议，包括USB4、DisplayPort 2.1、PCIe 4.0等等。特别是随着英特尔提供独立的Thunderbolt 5芯片，方便灵活部署，也给高速传输的Thunderbolt 5普及带来更多潜在机会。而那些插一个机械移动硬盘拷半小时数据的时代，将离我们越来越远。