芯片支持串接弹性Thunderbolt扩展专业市场
- DIGITIMES企画
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Thunderbolt是Intel推出的高速传输技术方案，原先是针对Apple产品提供的新一代取代FireWire的高速传输界面，而在Apple独家使用权解禁后，也有越来越多x86平台主机板、电脑系统、笔记本电脑相继提供Thunderbolt高速传输界面，在系统原生支持、芯片组整合与周边应用相继推出后，Thunderbolt高速传输界面俨然成为高端高速传输应用的热门话题技术方案...
Thunderbolt的前身其实是Intel原开发代号为「Light Peak」的光纤传输技术的铜缆版本技术方案，原先是以「光纤」传输材质作为实际线缆的高速传输技术，但因为当时光纤单位成本仍高，在高速传输界面推广上会因为线材、连接器与周边产品无法跟上新技术步调，而成为曲高和寡的技术方案，为了避免推广高速传输界面的额外阻碍，因此Intel也针对原有的Light Peak架构重新设计了以铜缆传输为主的Thunderbolt高速传输界面，虽然采行铜缆线材方案，但其传输效能在双向同步传输也可以达到10Gbps水准。
Thunderbolt运用低成本连接器 降低解决方案导入成本
为使Thunderbolt在Apple或其他x86产品的导入更为顺畅，Thunderbolt在实体电气连接器的选择方面，最初即朝向免授权费、可复合应用的DisplayPort连接器规格为产品设计方向，而在Apple产品拥有一年专利独家使用权的状态下，在Apple系列桌上型电脑、笔记本电脑设备，大多是利用DisplayPort作为实践Thunderbolt外部实体线路连接的应用方案，即便Thunderbolt初期在芯片组解决方案成本相对较高，但在电气连接界面采行工业标准与免授权费的界面方案，也可为产品设计的成本结构有效节省更多料件成本。
也是因为Thunderbolt选用了DisplayPort界面作为连接器，Thunderbolt等于同时拥有了外部视讯连结输出与Thunderbolt高速数据传输多种用途，甚至于新一代的Dock型扩充界面产品，也善用Thunderbolt的高速双向10Gbps的效能优势，搭配信号整合模拟的设计架构，利用Thunderbolt为电脑设备扩充了如USB 2.0/3.0、DisplayPort/HDMI/D-Sub等多元扩充界面，令Thunderbolt的高速传输特色充分发挥。
Apple独家专利使用期过期 x86平台整合Thunderbolt界面成常态
而在Apple独家使用Thunderbolt专利的使用权过期，x86平台的各家主机板大厂，也纷纷针对旗下高端产品，进一步扩展Thunderbolt界面的整合设计，例如，ASUS、MSI与Gigabyte等主机板大厂，即针对Thunderbolt整合方案推出高端主机板产品，透过x86平台的主机板直接搭载Thunderbolt界面技术方案，提供用户建构高端视讯剪辑等需要外部周边高速传输应用支持的运算需求，还可选择直接搭载系统原生支持的Thunderbolt技术产品。
由于Thunderbolt技术为Intel所推行，自然Intel的芯片组支持项目最多也最完整，例如Intel的 Ivy Bridge系统架构，即原生支持USB 3.0高速传输界面与内部高速传输汇流排PCIE 3.0技术支持，而Thunderbolt技术技术方案则紧密整合Ivy Bridge系统架构的PCIE 3.0高速汇流排支持，善用PCIE 3.0本身的极高传输效能，透过Thunderbolt技术方案扩展极高速的外接界面应用支持。
Ivy Bridge搭配Thunderbolt 整合方案展现不俗效能
以x86平台架构的Thunderbolt技术方案为例，若相比Ivy Bridge系统架构的原生支持的USB 3.0界面，虽然两者都是依附在PCIE 3.0汇流排技术的外接高速界面支持，但Thunderbolt方案有着2倍于USB 3.0界面的传输效能差异，即便是目前Thunderbolt在解决方案、周边产品的单价成本仍属于高点，但在面对需要高效传输的专业高端应用领域方面，使用者仍乐于以更高的投资、获取更高效能的传输需求。
另外，Intel为了让Thunderbolt市场发展更健全，也在释出技术方案的同时展开相对硬的界面产品认证方案，对于硬件业者来说，可以将Thunderbolt技术方案支持的硬件产品、周边产品进行产品认证，针对兼容性、效能各方面的验证，确保应用Thunderbolt的产品可达成高速传输与高度兼容性表现。
Thunderbolt技术方案传输效能 仍远胜于USB 3.0高速传输界面
再来检视Thunderbolt技术方案的效能差异，以USB 3.0技术方案来说，虽然USB 3.0高速传输界面目前已有系统芯片组的原生支持，在用户的取得支持成本也相对较低，但实际上USB 3.0虽号称高速传输技术方案，实际碍于线材、连接器等限制，目前仅能提供最高5Gbps的传输效能，虽已是USB 2.0的10倍提昇，但相比Thunderbolt技术方案仍远远逊色许多。
Thunderbolt技术方案的传输效能可以达到10Gbps，而Thunderbolt的技术方案可以同时进行双通道的影音与数据同时传送，这在影像工作者进行如实时3D影像重绘、建模与特效，或是使用高分辨率的影片剪辑处理时，Thunderbolt技术方案的高速传输支持特性，即可较USB 3.0界面发挥更高的应用效益。
Thunderbolt可将影音？数据分离传送 维持最佳效能表现
加上Thunderbolt技术方案在技术架构上即支持影音与数据分离的架构，也就是说一个通道为数据Data Transmission数据传输通道，相当于PCIe x4的效能水准进行传输，另一通道为影音Video/Audio Transmission传输，也就是Thunderbolt技术方案本身应用的DisplayPort实体连接器所提供的影音传输支持，这对高端使用者来说，等于使用单一线材就能解决外部视讯设备(TV、LCD屏幕)与外部Thunderbolt界面支持扩充周边的连接应用需求，使用便利性极高。
而原本Thunderbolt技术方案较严重的致命伤，也就是技术方案的元件成本、周边产品的终端售价都相对较USB 3.0技术方案来得高许多，但随着Apple独享Thunderbolt技术方案专利的保护期过其后，在系统端如主机板、桌上型电脑、工作站与笔记本电脑的Thunderbolt技术方案高速传输界面搭载成本，将会越来越低廉，而且使用Thunderbolt界面技术的周边产品，也会因为x86 PC与Apple电脑的应用支持效应发酵下，让周边产品的用量与售价也会缓步使产品回归较佳的定价水准，系统端与周边应用的数量将会越来越多，成本也能得以下滑。
Thunderbolt方案实际运作程序 以效能表现作优先设计
在实际应用的情境下，Thunderbolt技术方案是由南桥芯片(South Bridge)的PCH芯片所管理，而在x86平台所使用的Thunderbolt技术方案与第一代Apple电脑使用的Thunderbolt技术略微不同，x86平台使用的Thunderbolt技术方案为第二代的Cactus Ridge芯片架构，为由PCH先发送控制信号至Thunderbolt控制器上，再由Thunderbolt控制芯片对外进行相关应用处理流程。
在使用线材方面，目前Thunderbolt解决方案搭配的线材会有Electrical与Optical两种，即走电子信号为主的铜缆与光信号为主的光纤两种，铜缆是目前最普遍的 Thunderbolt使用线材，而Thunderbolt采行的光纤线缆，在电脑端的连接器并不需在电气规格或是缺省光电转换模块，因为Thunderbolt目前仅支持于Active Optical Cable光纤线缆，即是将光电转换模块直接内嵌于Thunderbolt的两端连接器，而原有铜缆的线材改用光纤缆线取代罢了。Thunderbolt在缆线应用情境，有个相当强悍的应用型态，即用户可以利用串接设备形式来串接装置，对于每个Thunderbolt连接埠来说，最多可以串接6个装置与1个显示器，对用户的实用价值相当高。
由于Thunderbolt的传输效能较高，对于主机板上的线路布局，也必须考量电气信号的辐射干扰问题，一般来说，在x86主机板上搭载了Thunderbolt连接界面支持，会发现与原有系统原生的USB 3.0高速传输界面的区域电路布局会略有差异，一方面USB 3.0界面的周边线路布局并未有特殊线宽与预留位置，但在Thunderbolt关键元件、连接器等周边线路，就汇发现Thunderbolt芯片的周边线路走线线与线的线距增大，约为USB 3.0同样走线的1~1.5倍，一般此类作法约可降低50~60%的信号干扰，另外在多层电路板方面，Thunderbolt的元件部署位置下面大多会避开布线，让Thunderbolt的信号不致于干扰了下层板的线路电气信号传输完整性。
对于使用者来说，最关心的仍是Thunderbolt与USB 3.0高速传输界面间的实际使用效能差距，因为即便是相关技术号称的高效传输效能，大多也是技术宣示为多，在实际使用上在传输现况会有部分差异。如果实测Thunderbolt高速传输界面，搭配原生的系统芯片与操作系统驱动状态下，可以得到读写效能最高近900~1,000MB/s，与Thunderbolt的技术极限传输效能并无太大差距，即便进行电脑大量运作情境下同时读写外部透过Thunderbolt界面连接的硬盘机，实际运行也可以获得400~500MB/s传输效能，可见Thunderbolt高速传输界面在高端应用领域的实用价值。
