Thunderbolt (interface)

Une connectique ambitieuse

Intel a lancé le projet Light Peak dans le but de remplacer toute la panoplie des connecteurs présents sur un ordinateur par un seul câble à fibre optique multi-usage.

« LightPeak, c'est l'occasion de faire la transition de l'électrique à l'optique et de simplifier la connectivité pour l'utilisateur. Nous désirons augmenter sa vitesse de 10 Gbit/s dans les années à venir : à partir du moment où vous faites bouger des photons plutôt que des électrons, il n'y a plus de limite à la bande passante. »

— Justin Gattner (vice-président d'Intel et patron de ses labos de recherche), Conférence du Research@Intel Europe de 2010

Le but est d'utiliser de la fibre optique en lieu et place du cuivre pour transférer des informations. Le cuivre présente des capacités qui arrivent aujourd'hui en fin de vie, avec la démocratisation des flux en haute définition, des espaces de stockage de plusieurs téraoctets qui nécessitent des transferts appropriés, etc. La fibre optique étant réputée pour être fragile, il semble qu'elle soit inappropriée à une utilisation domestique en tant que câble multimédia ; cependant Intel a veillé à ce que le Thunderbolt soit suffisamment flexible et robuste. On annonce que le connecteur pourra être rebranché 7 000 fois et enroulé jusqu'à un diamètre de 2 cm sans problème.

Light Peak pourra supporter plusieurs protocoles différents: sur un même câble, il pourra remplacer les connectiques FireWire, USB, DisplayPort, Jack, Ethernet, SATA et d'autres à une vitesse qui atteindra à terme les 100 gigabits par seconde. La diversité des protocoles supportés pourra permettre l'envoi de différents types de données en fonction des besoins du périphérique. Ainsi, un moniteur pourra utiliser un débit de 8 Gbit/s tandis qu'un disque dur moins véloce se contentera de 1 Gbit/s.

Partenariat avec Apple

• Les MacBook Pro commercialisés à partir de février 2011 sont les premiers ordinateurs munis d'un port Thunderbolt.
• Les iMac 21 et 27 pouces commercialisés depuis le 3 mai 2011 sont aussi munis de un et deux ports Thunderbolt.
• Les MacBook Air ainsi que les Mac mini commercialisés depuis le 20 juillet 2011 sont également munis d'un port Thunderbolt.
• Les MacBook Pro avec écran Retina commercialisés en octobre 2013 sont munis de deux ports Thunderbolt 2.0.
• Les Macbook Pro présentés en 2016 franchissent un nouveau pas équipés uniquement de quatre ports Thunderbolt 3.0.
• Les Mac avec puce M4 Pro et Max sont les premier Mac a adopter le nouveau standard Thunderbolt 5.0 (Mac mini M4 Pro et MacBook Pro avec M4 Pro et M4 Max)

Adoption de Thunderbolt par d'autres fabricants

À la suite de l'ouverture début 2012 par Intel de la technologie Thunderbolt à d'autres constructeurs qu'Apple, cette connectique a été adoptée par plusieurs fabricants :

• Alienware l'utilise pour sa gamme d'ordinateurs portables M17x R5 et ses variantes
• Dell l'utilise sur ses ordinateurs portables XPS et sa station d'accueil Dell Dock TB15
• Asus l'utilise sur ses séries de notebooks ROG
• Lenovo l'a adopté sur le ThinkPad W540
• Gigabyte Technology a créé une série de cartes mères possédant Thunderbolt
• HP l'a notamment utilisé sur le HP Envy 14
• Razer l'utilise désormais sur ses ordinateurs portables Razer Blade et Razer Blade Stealth, mais également avec le Razer Core, un GPU externe
• Asrock avec sa série X570 Taichi sur laquelle peut être ajoutée la carte fille AIC r2.0 Thunderbolt 3. Ces cartes sont compatibles avec les processeurs AMD AM4 jusqu'au Ryzen 9 5950X
• Samsung l'a ajouté sur certains de ses ordinateurs de la gamme Galaxy Book

Thunderbolt 3 (Alpine Ridge)

Thunderbolt 3 a été développé par Intel et utilise des connecteurs USB Type-C^,,.

Cette nouvelle version propose les nouveautés suivantes :

• Une bande passante doublée (40 Gbit/s)
• La possibilité de transporter une puissance jusqu'à 100 watts
• Un changement de connecteur vers l'USB de type C
• Le support de la norme HDMI 2.0 et Displayport 1.2 (permettant l'affichage en résolution 4K à 60 Hz).
• Le support de la norme PCIe 3.0
• L'interconnection avec les sockets processeur via des lignes PCIe 3.0 en x2 ou x4
• Grâce à un mode alternatif de l'USB Type-C, les ports Thunderbolt 3 permettent l'alimentation électrique du périphérique et éliminent donc la nécessité d'un câble d'alimentation séparé.

Thunderbolt 4 (2020)

Le Thunderbolt 4 est annoncé au CES 2020 par Intel. Ses spécifications finales ont été officialisées le 8 juillet 2020. Le débit de cette interface reste inchangé par rapport au Thunderbolt 3 (40 Gbit/s), néanmoins, le Thunderbolt 4 est plus exigeant, aussi bien sur le plan de la sécurité que sur les normes matérielles.

Les principales différences entre Thunderbolt 4 et Thunderbolt 3 sont la prise en charge native de la norme USB4, une exigence au niveau de la bande passante qui doit être au minimum de 32 Gbit/s pour la liaison PCI Express, la prise en charge de deux écrans 4K à 60 ips ou un écran 8K à 30 ips et une protection par DMA (Direct Memory Access) basée sur Intel VT-d, une technologie de virtualisation, pour empêcher les attaques informatiques via un port Thunderbolt 4.

La nouvelle interface apporte aussi des améliorations notables pour l'utilisateur, un port Thunderbolt 4 doit au minimum délivrer 15 W et les câbles allant jusqu'à deux mètres seront universels. Un ordinateur, aussi bien portable ou fixe, doté d'un port Thunderbolt 4 doit automatiquement offrir la possibilité de recharger l'appareil connecté. En effet, avec le Thunderbolt 3, ce n'était pas forcément le cas.

Les appareils compatibles sont annoncés vers la fin de l'année 2020. Intel a annoncé les contrôleurs qui viendront se loger dans les ordinateurs portables comme les Maple Ridge JHL8340 et JHL8540, ou encore le contrôleur Goshen Ridge JHL8440 destiné aux périphériques externes.

Les processeurs Intel Tiger Lake sont les premiers à être pourvus d'une prise en charge native du Thunderbolt 4.

Thunderbolt 5 (2023)

Le 12 septembre 2023, Intel a présenté en avant-première Thunderbolt 5 (nom de code Barlow Ridge), conforme à la spécification USB 4.0 de l'USB Implementers Forum (USB-IF). Il offre une bande passante symétrique de 80 Gbit/s, par exemple pour les périphériques de stockage de masse (soit le double de celle de Thunderbolt 4), et une bande passante unidirectionnelle de 120 Gbit/s pour les écrans (trois fois supérieure à celle de Thunderbolt 3 et 4), prenant en charge deux écrans 8K à 60 Hz. La bande passante minimale requise reste inchangée par rapport à Thunderbolt 4 : 32 Gbit/s pour la liaison PCIe.

Les spécifications complètes couvrent :

• Prise en charge de la dernière version de la spécification USB 4.0 80 Gbit/s
• Doublement de la bande passante totale du Thunderbolt 4 à 80 Gbit/s symétrique, soit 120 Gbit/s dans un sens et 40 Gbit/s dans l’autre, généralement pour les applications vidéo intensives
• Prise en charge de DisplayPort 2.1
• Débit de données deux fois supérieur (64 Gbit/s) à celui du PCI Express grâce au PCI Express Gen. 4 × 4, pour un stockage et des cartes graphiques externes plus rapides
• Puissance de charge aval jusqu’à 240 W
• Fonctionne avec les câbles passifs existants jusqu’à 1 m (3,3 pi) via PAM-3
• Compatible avec les versions précédentes de Thunderbolt, USB et DisplayPort
• Prise en charge par les programmes d’activation et de certification d’Intel
• Intel a annoncé que les ordinateurs et accessoires compatibles avec Thunderbolt 5 seront disponibles à partir de 2024.

En octobre 2024, Apple a annoncé le Mac Mini (M4 Pro, 2024) et les MacBook Pro 14 et 16 pouces (M4 Pro/Max, 2024) dotés de trois ports Thunderbolt 5. En mars 2025, Apple a annoncé la sortie du Mac Studio (M4 Max/M3 Ultra, 2025), le modèle Max disposant de quatre ports Thunderbolt 5/USB4 et le modèle Ultra de six ports Thunderbolt 5/USB4. Tous ces appareils fonctionnent à un débit allant jusqu'à 120 Gbit/s en mode Thunderbolt 5 ou USB4.

Articles connexes

• USB Type-C (USB-C)

Liens externes

• (en) Light Peak Technology sur techresearch.intel.com
• Thunderbolt sur le site d'Apple

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