英特尔发布雷电3接口：竟和USB Type-C统一了

　　

　　在过去的一年里，外部连接通信线的世界里发生了很多时。在这段时间，USB先后发布了10Gbps “超高速+”USB3.1以及新的USB Type-C连接器，这是一种新式的可正反插的接口，将成为未来十年乃至更长时间上的行业标准。同时随着USB备用模式功能的引入，USB Type-C还可以被用来携带（或者代替）USB超高速通信以外的其它协议——这使得USB比以往更加灵活，而VESA（视频电子标准协会）也宣布DisplayPort接口也将支持备用模式，这样我们就可以使用USB Type-C传输DisplayPort视频信号了。

　　其结果就是USB Type-C的引入将导致明确的、相当快速的标准切换。鉴于USB Type-C已经有了经过精心设计和十分理想的物理层，也有许多其它的技术也开始为USB调整自己，以便能够充分利用这个势必会越来越通用的接口平台。

苹果 MacBook上的USB Type-C连接器

　　而英特尔也于昨天选不了雷电3接口。外部通信线的世界里发生着各种各样的进步，英特尔自然不能让其他标准超过雷电。他们也一直在研发下一代雷电接口，最终得到了一个结合USB Type-C物理层和雷电的所有性能和特性的合体，得到了最终的雷电3接口，其速度也达到了惊人的40Gbps。

　　先给出一点背景，上一次英特尔更新雷电接口的规范是在2013年针对雷电2给出的，又叫Falcon Ridge。通过将两个雷电1 10Gbps信道结合到一起，英特尔能够将信道的可用带宽从10Gbps提升到20Gbps，也将信道的总数从两个全双工信道减少到一个全双工信道。这里特别要提及的是，在雷电2上，雷电的指令集并没有改变——雷电2的四个基础信道各自的传输速度还是10Gbps——所以本质上讲雷电接口从2011年发布之后，其信号层就没发生过变化。

　　现在雷电接口已经四岁了，其信号层也是时候改变了，这样才能支持更高的带宽。为了完成这一次信号层的升级，英特尔还必须要对其物理层进行修改。雷电1和2接口使用了苹果公司开发的迷你DisplayPort接口作为线缆，而通过使用VESA指令，可能最终能用USB Type-C的取代DisplayPort的物理层。所以随着消费电子设备和新标准都向Type-C看齐，DisplayPort和迷你DisplayPort的时日也无多了。

　　这就将雷电接口放在了一个十分有趣的位置上，此时雷电接口能够同时先前和先后兼容。按照原来的计划，英特尔打算通过让雷电跑在USB上，但USB背后的财团推翻了这一想法，使得英特尔最终采用了迷你DisplayPort。而现在随着DisplayPort的变弱和USBType-C和备用模式的引入，雷电又回到了英特尔预先计划的地方：作为一个运行在通用USB接口上的标准。

　　实际上这个涉及到雷电接口每一个方面的升级的最终结果是成为这项技术的最后一代技术：雷电3，这将雷电与USB Type-C实力和能力的结合。这意味着将雷电的高速和其底层PCI-E协议的灵活性与Type-C的通用稳定设计结合到了一起，这些都可以通过USB的备用模式规范来实现。再加上Type-C的相关的电力输送标准，你就知道为什么英特尔会相信这项技术将成为市场上最有力量和最强大的外部通信总线。

雷电接口的各个版本

　　随着USB Type-C接口的采用，雷电3能够将雷电设备的可用带宽提升1倍。雷电2的最高带宽为单一全双工信道的20Gbps，而雷电3将这一数值提升到了40Gbps。对比DisplayPort1.3和USB3.1，可用带宽提升了1.5至4倍，DisplayPort1.3的最高带宽为25.9Gbps，而USB3.1的每个信道的最大带宽为10Gbps，（Type-C带有两个这样的信道）。

　　从信号的角度来看，雷电3是利用USB的备选模式实现的，能够使用Type-C提供的4路高速信道。这和雷电1和雷电2所使用的信道数相同，所以带宽也从每个信道的10Gbps变成了20Gbps。

USB Type-C的接口定义

　　为了处理这种新的Type-C接口以及增加数据率，英特尔为这种新的雷电标准推出一种新型的活性线缆。和前一代线缆一样，这种新型将会显著增加线缆两端的活性有源电子，使得英特尔可以藉此获得比无源线缆更高的带宽，当然，此时线缆的成本也会增加。这种新的线缆上将保留独特的雷电标识，而且比无源线缆稍宽，但总的来说除了接口变化了之外，在概念上仍然和雷电1和2是类似的。

更多的线缆选择

　　同时又因为这建立在Type-C的基础上，雷电3也将利用现有的标准Type-C线缆引入有源支持。当使用Type-C的线缆时，雷电的速度就降到了20Gbps全双工——这与普通的Type-C的带宽相同——这是为了成本牺牲了一些带宽。可以比较一下，Type-C线的成本只有几美元，而传统的雷电线的成本都在30美元以上；这就使得要让雷电接口更广泛的应用，必须首先要将成本降下来，更不要说还需要让线缆更加稳定而且易于更换。

　　驱动这些线缆的是英特尔为雷电3设计的新的Alpine Ridge控制器。是Ridge系列最新一代产品，该控制器能够驾驭雷电3的40Gbps的高速度。Alpine Ridge还集成了USB3.1（超高速+）主控制器，从而可以实现双重目的。当该控制器作为USB Type-C的主控制器使用时，Alpine Ridge可以直接驱动USB3.1设备（就像是现在的DisplayPort和雷电的协同工作一样。而当其作为设备控制器使用时（如连接到雷电接口的显示器时），可以允许设备在另一端使用USB3.1接口。

　　USB主控制器的加入增加了雷电3携带的协议数量。除了PCI-E和DisplayPort，USB3.1也成为了该控制器的一项内置功能。这里唯一的显著区别是尽管DisplayPort视频和PCI-E数据连接度封装在雷电的数据流中，但USB3.1则是部署在雷电已有的PCI-E连接的顶层，而不是另外封装在雷电的数据流之中。

　　说到封装，雷电3之中还包含了一个DisplayPort的更新，尽管不是每个人都期待这一点。随着带宽的上升，雷电3的视频数据率也提升到了原来的两倍。但是英特尔却并未在雷电3中采用最新的DisplayPort 1.3。DisplayPort 1.3的速度在1.2的基础上也提升了一倍，将DisplayPort的等效信道从4变成了8，本质上则是让一个雷电3线缆携带两个DisplayPort 1.2连接。最终的结果是雷电3将能够驱动DisplayPort 1.3的显示设备——比如8K显示器和5K单片显示器；当然，雷电3也能轻松驱动DisplayPort1.2所能驱动的一切，包括4K 60Hz显示器或5K多片显示屏。

　　此外，游戏玩家听到英特尔最终将支持使用雷电的独立显卡一定会很高兴；在经过了一些错误的开始后，这家公司终于开始为外接显卡带来祝福和支持了。尽管雷电理论上总是能够支持外接显卡（本质上就是PCIe总线），而其中最大的亮点应该对GPU热插拔和所谓“意外断开”的情况的支持。英特尔说他们已经因为解决了这个问题。英特尔最初在这一工作上和AMD进行合作——尽管长期上NVIDIA也参与了进来，包含了一种外接雷电卡机壳或一个更小的“显卡底座”其包含了一个更小、更酷但是比iGPU性能更强的移动独立显卡。

　　另一个英特尔一直摇摆不定的的概念也可以使用雷电3来实现：雷电网络。通过模拟一个万兆以太网连接，两台计算机可以通过雷电线缆进行连接，或者在高端工作站和服务器中实现外部几乎不可见的万兆以太网连接，这是一个比千兆以太网络更为实用的解决方案。雷电网络从2013年开始就出现在了OS X上，在2014年英特尔将这项技术迁移到了PC上，但是自从雷电网络作为雷电2的一项特性而随之推出之后，具备必要驱动的PC数量却一直都非常少。而雷电网络也将作为雷电3的一项标准特性，所以支持它的系统将会更多。

　　此外，因为雷电3建立在USBType-C的基础上，所以英特尔也继承了Type-C优良的电力输送能力，他们也将充分利用这一特性。因为Type-C Power Deliver 2.0规范允许充电器以高达100W的功率进行输电，所以有可能雷电3也将具有相同的输电能力（选择性的），这样就可以使用单根雷电3线缆同时为显示器传送信号和供电，而目前的苹果雷电2接口显示器还不具备这样的功能。也就是说，USB的电源传输标准和雷电的总线供电标准不同，所以也就是说并不是所有的雷电主机都能提供100W的功率，甚至很多也不能提供那样高的USB功率输出。对于标准的总线驱动雷电设备，雷电连接现在能搭载15W的功率，相比较而言，雷电2的则只有10W。

　　此外，因为综合布线的变化，英特尔也给出了雷电实现向后兼容的方式。英特尔给出了一种雷电3转雷电适配器，这样可以是雷电1/2和雷电3的设备实现互联，所以旧设备也就能够连接到新的主机上，新设备也可以和旧主机相连。尽管目前我们还并不清楚这款适配器目前只是提供了简单的连接转换还是集成了完整的Alpine Ridge控制器。

　　最后，英特尔称预计今年年底就能看到雷电3的产品问世，2016年将实现更大的出货量。从这个时间点上看，我们可以预计雷电将和Skylake产品一起出货，尽管英特尔明确表示技术层面上雷电和Skylake并无关联。另外，英特尔也可能将雷电3 Alpine Ridge控制器放到其他产品上，如Broadwell，Haswell-E等等。

　　而英特尔是否能凭借雷电3取得更大的成功，还有待市场的检验。不过切换成Type-C接口对OEM设计DisplayPort的桌面计算机来说却是一件好事，而之前你很难再苹果以外的设备上看到这种设计——现在OEM可以在不增加额外的接口的前提下对雷电进行集成。但另一方面，这还是需要一个额外的控制器，这就增加了设备的成本、功耗和体积，乃至冷却方面的顾虑。在雷电1/2时代，英特尔对该技术最大的支持就是对接，而由于PCI-E的采用，因为USB输电性能的增强，都将雷电的灵活性和性能表现带到了一个新的高度。在这一点上，USB Type-C还不能与之相比。

雷电3更多可能的应用