Thunderbolt

	Thunderboltのコネクタ
製品史
開発者	インテル; Apple;
生産メーカー	多数
生産期間	2011年
前モデル	IEEE 1394
仕様
ホットプラグ	対応
ディジーチェーン	対応
外部接続	対応
音声信号	対応 (DisplayPort)
映像信号	対応 (DisplayPort)
ピン数	1 2 20 3 4 24
コネクタ	1 2 Mini DisplayPort 3 4 USB Type-C
データ仕様
バンド域幅	1 10 Gbps 2 20 Gbps 3 40 Gbps 4 40 Gbps
プロトコル	1 PCI Express 2.0 DisplayPort 1.1a 2 PCI Express 2.0 DisplayPort 1.2 3 PCI Express 3.0 DisplayPort 1.2 USB 3.1 Gen 2 4 PCI Express 3.0 DisplayPort 1.4 USB4
ピン配列
	表; 話; 編; 歴;

Thunderbolt（サンダーボルト）は、インテルがAppleと共同開発した^[1]高速汎用データ伝送技術である。Light Peak（ライトピーク）を基にして開発されたコンピュータに周辺機器を接続するためのシリアルバス規格の1つ。

概要

FireWireの後継として開発されたインターフェースで、ホスト機器にさまざまな周辺機器を接続するためのバス規格である。同時期に登場した高速汎用外部バス規格USB 3.0と比べてデイジーチェーンをサポートするなど多機能かつ高性能である一方、ホスト側・デバイス側の両方にインテル製のモジュールが必要であり、USBと比べて高コストである^[2]。

コネクタは、Mini DisplayPort。Thunderbolt 3/4 ではUSB Type-C。

規格

Thunderbolt

2011年2月に発表・発売されたAppleのMacbook Pro (Early 2011)^[3] が初めて採用し、のちにiMac、Mac miniなどにも順次搭載された。コネクタはMini DisplayPortを採用する。

Thunderbolt 2

2013年末にインテルは、2つのチャンネルを集約して転送速度20 Gbpsを実現するThunderbolt 2を発表^[4]^[5]した。AppleはThunderbolt 2を搭載したMacBook Proを2013年10月22日に発売し^[6]、Mac Proを2013年12月19日に発売した。コネクタはThunderbolt 1と同じくMini DisplayPortを採用し、後方互換性を確保する。対応する光ファイバーケーブルは、住友電気工業が30メートル^[7]、コーニングが60メートルまでをそれぞれ販売している^[8]^[9]。

Thunderbolt 3

2015年6月にUSB Type-Cコネクタを利用し、転送速度40 Gbpsを実現するThunderbolt 3を発表した^[10]^[11]。AppleはThunderbolt 3を搭載したMacBook Proを2016年10月28日に発売し、^[12]。その後発売されたMacにも搭載されている。ThunderboltおよびThunderbolt 2に対して後方互換性を確保しているが、コネクタの形状が異なるため、後方互換での利用には変換アダプターが必要となる。

なお、転送速度40 Gbpsは映像用の帯域とデータ用の帯域の合計値であり、データ転送に利用できる帯域は22 Gbpsまでとなる。また、一部のシステムではコントローラーとCPUがPCI Express 3.0の2レーンで接続されており、その場合はデータ転送速度は最大16 Gbpsとなる^[13]。なお、インテルは後述のThunderbolt 4の発売に合わせてThunderbolt 3のデータ転送帯域を16 Gbpsと説明している^[14]が、2016年に公開されたスライドでは22 Gbpsとなっており^[15]、この違いの理由は不明である。

Thunderbolt 4

→詳細は「USB4」を参照

2020年1月に、インテルはUSB4規格に準拠したThunderbolt 4を発表した^[16]。Thunderbolt 3と比較して最大帯域幅は40 Gbpsのまま変わらないものの、CPU - コントローラー間の帯域の最低要件がPCI Express 3.0の4レーンとなるなど、性能の底上げが行われている。

開発経緯

開発当初にLight Peakと呼称されたデータ伝送路は、USB、イーサネット、DisplayPort、IEEE 1394、ファイバーチャネルなど様々なプロトコルでデータ通信を可能とするマルチプロトコル仕様として設計された。

Thunderboltに改称され、正式規格として策定時にプロトコルはPCI Express 2.0とDisplayPort 1.1aだけとなった。

Light Peak開発当初は光ファイバーの使用を予定したが、電線を用いた規格が先に策定されて上市された。2013年初頭に光ファイバーを用いたケーブルも出荷された。電線で数メートル、光ファイバーで数十メートルまで通信可能としている。

ケーブル: ケーブルはUSB 3.0より強力な給電能力を有し、当初から最大10 Wが供給可能であった。接続はSCSIやIEEE 1394のようなデイジーチェーン方式に対応しており、ホスト側1ポートにつき最大で周辺機器を6台まで接続可能である。コネクタ形状はThunderbolt 2まではMini DisplayPortと同一であった。; Thunderbolt 3からはコネクタにUSB Type-Cを採用した。Thunderbolt 2で最大10 Wだった給電能力はThunderbolt 3では最大100 Wとした。
転送速度: データ転送速度は、上り線と下り線が共に10 Gbpsの全二重通信である。信号レベルの転送速度は10.3125 Gbpsで、64b/66bで符号化されて実データ転送速度は10 Gbpsである。双方向の場合2レーンで20 Gbpsまでサポートする。

ThunderboltとUSBの比較

ThunderboltとUSBの比較
規格名	USB 3.0	Thunderbolt	Thunderbolt 2^[17]	USB 3.1 Gen 2	Thunderbolt 3^[18]	USB 3.2 Gen 2x2
仕様発行日	2008年 11月	2011年 2月	2013年 6月	2013年 8月	2015年 6月	2017年 7月25日
伝送するプロトコル	SuperSpeed USB	PCI Express 2.0 DisplayPort 1.1a	PCI Express 2.0 DisplayPort 1.2	SuperSpeed USB	PCI Express 3.0 DisplayPort 1.2/1.4	SuperSpeed USB
符号化方式	8b/10b	64b/66b		128b/132b	64b/66b	128b/132b
レーン数	全二重 1レーン		全二重 2レーン	全二重 1レーン	全二重 2レーン
最大転送速度	5 Gbps	10 Gbps	20 Gbps	10 Gbps	40 Gbps^[15]	20 Gbps
最大給電能力	4.5 W	10 W		4.5 W	100 W
最大ケーブル長	2 m (電線)^[19]	3 m (電線) 60 m (光ファイバー)		1 m (電線)^[19]	0.8 m (電線・パッシブタイプ) 2 m (電線・アクティブタイプ)^[20] 60 m (光ファイバー)	1 m (電線)^[19]
ケーブル材質	電導体	電導体光ファイバー		電導体	電導体光ファイバー	電導体
その他					USB Type-Cコネクタ

周辺機器

Thunderboltの周辺機器はUSB（10Gbpsないしは20Gbps）では対応しきれない超高速転送を要求するものが多い。

ディスプレイ（DisplayPortなど）
外付けGPU（外部電源必須）
外付けSSD（NVMe SSDなど超高速転送〔最大40Gbps〕が可能なSSD）
外付けネットワークアダプタ（10ギガビット・イーサネットが可能）

脚注

[脚注の使い方]

出典

^ "Thunderbolt™ Technology: The Fastest Data Connection to Your PC Just Arrived" (Press release) (英語). Intel Corp. 2011年2月25日閲覧。
^ 株式会社インプレス (2019年5月28日). “【イベントレポート】 Intel第10世代Coreは、Thunderbolt 3をオンダイ統合”. PC Watch. 2020年7月8日閲覧。
^ “【PC Watch】アップル、Sandy BridgeベースになったMacBook Pro ～周辺機器とディスプレイの接続に使えるThunderbolt技術採用”. 株式会社インプレス 2016年5月12日閲覧。
^ “Intel Confirms Falcon Ridge production in 2013, Ramp in 2014” (英語). AnandTech.com. 2013年4月16日閲覧。
^ “Video Creation Bolts Ahead – Intel’s Thunderbolt™ 2 Doubles Bandwidth, Enabling 4K Video Transfer & Display” (英語). 2013年6月12日閲覧。
^ “Apple、Thunderbolt2搭載のMacBook ProとMac Pro”. 株式会社インプレス 2013年10月31日閲覧。
^ “住友電気工業株式会社 THUNDERBOLTケーブル”. 2014年1月12日閲覧。
^ “Thunderbolt™ Optical Cables” (英語). 2019年12月1日閲覧。
^ “新規取り扱いメーカー米Corning社製、最長60mモデルをラインナップした「Thunderbolt Opticalケーブル」を発表 | 株式会社アスク”. 2018年6月6日閲覧。
^ “Thunderbolt™ Technology: More Speed, Pixels, and Possibilities” (英語). 2015年6月2日閲覧。
^ “Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40Gbps” (英語). 2015年6月2日閲覧。
^ “指先に、さらなる才能を。MacBook Pro”. 2016年10月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年11月3日閲覧。
^ S, Ganesh T.. “Intel's Maple Ridge (JHL8540) Thunderbolt 4 Controller Now Shipping”. www.anandtech.com. 2021年2月27日閲覧。
^ “Intelが「Thunderbolt 4」の詳細を発表対応製品は2020年後半に登場”. ITmedia PC USER. 2021年2月27日閲覧。
^ ^a ^b “TECHNOLOGY BRIEF Thunderbolt™ 3”. 2021年2月27日閲覧。
^ “Intel promises Thunderbolt 4 with Tiger Lake - CES 2020 | OC3D News”. www.overclock3d.net. 2020年1月7日閲覧。
^ “Video Creation Bolts Ahead – Intel’s Thunderbolt™ 2 Doubles Bandwidth, Enabling 4K Video Transfer & Display - Technology@Intel” (英語). 2019年11月30日閲覧。
^ “Thunderbolt™ 3 – The USB-C That Does It All” (英語). 2019年11月30日閲覧。
^ ^a ^b ^c “Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Release 2.0” (pdf) (英語). p. 37 Table 3-1. 2019年11月30日閲覧。
^ “Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40Gbps” (英語). 2019年11月30日閲覧。

外部リンク

Thunderbolt^TM 4とは - インテル
Thunderbolt - Apple
Thunderbolt Technology Community（英語） - インテル

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[1] "Thunderbolt™ Technology: The Fastest Data Connection to Your PC Just Arrived" (Press release) (英語). Intel Corp. 2011年2月25日閲覧。

[2] 株式会社インプレス (2019年5月28日). “【イベントレポート】 Intel第10世代Coreは、Thunderbolt 3をオンダイ統合”. PC Watch. 2020年7月8日閲覧。

[3] “【PC Watch】アップル、Sandy BridgeベースになったMacBook Pro ～周辺機器とディスプレイの接続に使えるThunderbolt技術採用”. 株式会社インプレス 2016年5月12日閲覧。

[4] “Intel Confirms Falcon Ridge production in 2013, Ramp in 2014” (英語). AnandTech.com. 2013年4月16日閲覧。

[5] “Video Creation Bolts Ahead – Intel’s Thunderbolt™ 2 Doubles Bandwidth, Enabling 4K Video Transfer & Display” (英語). 2013年6月12日閲覧。

[6] “Apple、Thunderbolt2搭載のMacBook ProとMac Pro”. 株式会社インプレス 2013年10月31日閲覧。

[7] “住友電気工業株式会社 THUNDERBOLTケーブル”. 2014年1月12日閲覧。

[8] “Thunderbolt™ Optical Cables” (英語). 2019年12月1日閲覧。

[9] “新規取り扱いメーカー米Corning社製、最長60mモデルをラインナップした「Thunderbolt Opticalケーブル」を発表 | 株式会社アスク”. 2018年6月6日閲覧。

[10] “Thunderbolt™ Technology: More Speed, Pixels, and Possibilities” (英語). 2015年6月2日閲覧。

[11] “Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40Gbps” (英語). 2015年6月2日閲覧。

[12] “指先に、さらなる才能を。MacBook Pro”. 2016年10月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年11月3日閲覧。

[:0-13] S, Ganesh T.. “Intel's Maple Ridge (JHL8540) Thunderbolt 4 Controller Now Shipping”. www.anandtech.com. 2021年2月27日閲覧。

[14] “Intelが「Thunderbolt 4」の詳細を発表対応製品は2020年後半に登場”. ITmedia PC USER. 2021年2月27日閲覧。

[:1-15] “TECHNOLOGY BRIEF Thunderbolt™ 3”. 2021年2月27日閲覧。

[16] “Intel promises Thunderbolt 4 with Tiger Lake - CES 2020 | OC3D News”. www.overclock3d.net. 2020年1月7日閲覧。

[17] “Video Creation Bolts Ahead – Intel’s Thunderbolt™ 2 Doubles Bandwidth, Enabling 4K Video Transfer & Display - Technology@Intel” (英語). 2019年11月30日閲覧。

[18] “Thunderbolt™ 3 – The USB-C That Does It All” (英語). 2019年11月30日閲覧。

[ConnectorSpecification-19] “Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Release 2.0” (pdf) (英語). p. 37 Table 3-1. 2019年11月30日閲覧。

[20] “Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40Gbps” (英語). 2019年11月30日閲覧。

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[19]

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製品史

Thunderboltのコネクタ
開発者	インテル Apple
生産メーカー	多数
生産期間	2011年
前モデル	IEEE 1394
仕様
ホットプラグ	対応
ディジーチェーン	対応
外部接続	対応
音声信号	対応 (DisplayPort)
映像信号	対応 (DisplayPort)
ピン数	1 2 20 3 4 24
コネクタ	1 2 Mini DisplayPort 3 4 USB Type-C
データ仕様
バンド域幅	1 10 Gbps 2 20 Gbps 3 40 Gbps 4 40 Gbps
プロトコル	1 PCI Express 2.0 DisplayPort 1.1a 2 PCI Express 2.0 DisplayPort 1.2 3 PCI Express 3.0 DisplayPort 1.2 USB 3.1 Gen 2 4 PCI Express 3.0 DisplayPort 1.4 USB4
ピン配列

ピン1		GND
ピン2		HPD
ピン3		HS0TX(+)
ピン4		HS0RX(+)
ピン5		HS0TX(-)
ピン6		HS0RX(-)
ピン7		GND
ピン8		GND
ピン9		LSR2P TX
ピン10		GND
ピン11		LSP2R RX
ピン12		GND
ピン13		GND
ピン14		GND
ピン15		HS1TX(+)
ピン16		HS1RX(+)
ピン17		HS1TX(-)
ピン18		HS1RX(-)
ピン19		GND
ピン20		DPPWR
表話編歴

表話編歴バス
主要項目	システムバスフロントサイドバスバックサイドバス（英語版）デイジーチェーンコントロールバス（英語版）アドレスバスバスコンテンション（英語版）バスマスタリングネットワークオンチップ（英語版）プラグアンドプレイバス帯域幅の一覧
コンピュータバス規格	S-100バス Unibus VAXBI（英語版） MBus STD Bus（英語版） SMBus（英語版） Q-bus Europe Card Bus（英語版） ISA STEbus（英語版） Zorro II（英語版） Zorro III（英語版） CAMAC（英語版） FASTBUS（英語版） LPC HP Precision Bus（英語版） EISA VME VXIバス NuBus TURBOchannel（英語版） MCA SBus Cバス NESA（Eバス） 98ローカルバス VLB HP GSC bus（英語版） CoreConnect（英語版） InfiniBand UPA（英語版） AGP Compute Express Link (CXL) Direct Media Interface (DMI) RapidIO インテル QuickPath インターコネクト HyperTransport NVLink APバス
ストレージバス規格	ST-506 ESDI SMD（英語版） Parallel ATA SSA（英語版） DSSI（英語版） HIPPI シリアルATA eSATA eSATAp（英語版） mSATA SCSI Parallel SCSI（英語版） Serial Attached SCSI ファイバーチャネル SATA Express U.2 (SFF-8639) U.3 M.2 NVM Express EDSFF（英語版）
ペリフェラルバス規格	Apple Desktop Bus HP-IL HIL（英語版） MIDI マルチパス RS-232 (シリアルポート) EIA/RS-422 RS-423（英語版） RS-485 DMX512-A IEEE-488 (GPIB) IEEE 1284 (パラレルポート) UNI/O（英語版） ACCESS.bus（英語版） 1-Wire I²C SPI EIA/RS-485 Parallel SCSI（英語版） Profibus USB (USB Type-C) FireWire (1394) Camera Link（英語版） External PCI Express x16 Thunderbolt PCI PXI（英語版） PCI-X PCI Express
オーディオ規格	ADAT Lightpipe（英語版） AES3（英語版） Intel HD Audio（英語版） Inter-IC Sound MADI（英語版） McASP（英語版） S/PDIF トスリンク
コンピュータバス規格（ポータブル）	PCカード ExpressCard
コンピュータバス規格（組み込み）	Multidrop bus（英語版） AMBA（英語版） Wishbone（英語版） AXI
ビークルバス	LIN（英語版） J1708（英語版） J1587（英語版） FMS（英語版） J1939（英語版） CAN VAN（英語版） FlexRay IDB-1394 MOST
補足:インタフェースのリストは通信速度がおおよそ速い順。セクションの最後に挙げているインタフェースが最も速い。カテゴリ

表話編歴 AV端子
単一導体音声	バインディングポストバナナコネクタ（英語版） Fahnestock clip（英語版）
アナログ音声	TRS XLR DIN Mini- D-sub スピコン
デジタル音声	BNCコネクタ S/PDIF トスリンク XLR D-sub
映像	DVI Mini- Micro- DMS-59 LFH（英語版） VGA Mini- DFP BNCコネクタ DIN Mini- DB13W3（英語版） D端子 YPbPr S端子コンポジット映像
映像と音声	RCA ADC Belling-Lee（英語版） DisplayPort Mini (en) EVC（英語版） F HDMI P&D（英語版） SCART RGB21ピン AVマルチ TRS Thunderbolt PDMI HDBaseT
関連項目	コネクタ端子一覧
映像端子の一覧（英語版）

概要

規格

Thunderbolt

Thunderbolt 2

Thunderbolt 3

Thunderbolt 4

開発経緯

ThunderboltとUSBの比較

周辺機器

脚注

出典

関連項目

外部リンク