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Thunderbolt は、外部周辺機器をコンピュータに接続するためのハードウェア インターフェイスのブランド名です。これはIntelがAppleと共同で開発しました。[ 7 ] [ 8 ]最初はLight Peakという名前で販売され、 2011 年 2 月 24 日にエンド ユーザー向け製品の一部として初めて販売されました。[ 1 ]
Thunderboltは、PCI Express（PCIe）とDisplayPort（DP）を2つのシリアル信号に統合し[ 9 ] [ 10 ]、 1本のケーブルでDC電源を供給します。さまざまなトポロジーにより、1つのコネクタで最大6つの周辺機器をサポートできます。Thunderbolt 1と2はMini DisplayPort （MDP）と同じコネクタを使用しますが、Thunderbolt 3、4、5はUSB-Cコネクタを使用し、USBデバイスをサポートします。
Thunderbolt コントローラは、接続された PCIe および DisplayPort デバイスからの 1 つ以上の個別のデータ レーンを多重化して2 つのデュプレックス Thunderbolt レーンを介して送信し、その後、反対側の PCIe および DisplayPort デバイスで使用するためにそれらを逆多重化します。 [ 2 ] 1 つの Thunderbolt ポートは、ハブまたはデイジー チェーンを介して最大 6 台の Thunderbolt デバイスをサポートします。ホストが DP ソースを持っている数だけ、Thunderboltモニターにすることができます。[ 11 ] 4 レーン未満の PCIe レーンを持つデバイスは、Thunderbolt デバイスとして認定されますが、Thunderbolt のすべての機能と速度はサポートされません。
Mini DisplayPort モニターやその他のあらゆる種類のデバイスを 1 つ直接接続するか、チェーンの最後に接続することができます。Thunderbolt は DP-1.1a 互換デバイスと相互運用可能です。DP 互換デバイスに接続すると、Thunderbolt ポートは、 Thunderbolt レーンあたり最大 5.4 Gbit/s の出力データ 4 レーンを備えたネイティブ DisplayPort 信号を提供できます。Thunderbolt デバイスに接続すると、レーンあたりのデータレートは 10 Gbit/s になり、4 つの Thunderbolt レーンは、それぞれ 10 Gbit/s の 2 つのデュプレックス レーンとして構成され、 1 つの入力レーンと 1 つの出力レーンで構成されます。[ 2 ]
Thunderboltは、DisplayPortデータとPCIe接続にアクセスできるPCIeグラフィックカード、またはMacBook Airなどのオンボードビデオを備えたコンピュータのマザーボードに実装できます。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
このインターフェースは当初、インテルのパートナー企業とインテルのシリコンフォトニクス研究所で開発されたコンポーネントとフレキシブル光ファイバーケーブルを使用して、光物理層上でのみ動作するように設計されていました。当初はLight Peak [ 14 ]という名称で販売され、2011年以降はSilicon Photonics Link [ 15 ]という名称で販売されました。しかし、最終的には従来の銅線配線で、より低コストでチャネルあたり10 Gbit/sの速度を実現できることが分かりました 。
この銅ベースのLight Peakコンセプトは、AppleとIntelが共同開発しました。AppleはThunderboltを商標として登録しましたが、後にその商標をIntelに譲渡し、Intelが優先的な知的財産権を保持しました。[ 16 ] Thunderboltは、Appleが開発したMini DisplayPortと同じコネクタを使用して、Appleの2011 MacBook Proで商用的に導入されました。
2013年1月、住友電気工業は日本国内で最大30m（100フィート）の長さの光Thunderboltケーブルの販売を開始し[ 17 ]、2013年9月下旬には、コーニング社が米国で最大60m （200フィート）の長さの光ファイバーケーブルの販売を開始した[ 18 ] 。
Intelは2009年のIntel Developer Forum（IDF）でLight Peakを発表し、プロトタイプのMac Proロジックボードを使用して、 USB端子を改造した1本の30メートルの光ケーブルで2つの1080pビデオストリームとLANおよびストレージデバイスを実行しました。[ 19 ]このシステムは、2つの光バスが4つのポートを駆動するプロトタイプのPCI Expressカードによって駆動されました。[ 20 ] Intelの光I/Oプログラムオフィスの責任者であるJason Zillerは、顕微鏡でテクノロジーの内部コンポーネントとオシロスコープによるデータ伝送について説明しました。[ 21 ]このテクノロジーは、プラスチック光ケーブルでの初期速度が10 Gbit/sであり、最終的には100 Gbit/sの速度が約束されていると説明されました。[ 22 ]展示会で、IntelはLight Peak搭載システムが2010年に登場し始めると発表し、Light Peak接続のHDカメラ、ラップトップ、ドッキングステーション、HDモニターを示すYouTubeビデオを投稿しました。 [ 23 ]
2010年5月4日、ブリュッセルで、インテルはLight Peakコネクタを搭載したノートパソコンをデモンストレーションし、この技術がこのようなデバイスに収まるほど小型化されていることを示し、接続を介して2つのHDビデオストリームを同時に送信することで、ソフトウェア/ファームウェアスタックとプロトコルの少なくとも一部が機能していることを示した。同じデモンストレーションで、インテルの関係者は、ハードウェアの製造は2010年末頃に開始されると予想していると述べた。[ 24 ]
2010年9月、インテル開発者フォーラム2010で、メーカー各社による初期の商用プロトタイプがいくつか展示された。[ 25 ]
CNETのブルック・クロザーズは、2011年初頭のMacBook Proのアップデートには何らかの新しいデータポートが含まれるという噂があり、それがLight Peak（Thunderbolt）ではないかと推測した。[ 26 ]当時、物理的な実装に関する詳細はなく、USB/Light Peakポートを組み合わせたシステムを示すモックアップが登場した。[ 27 ]新しいマシンのリリース直前に、USB Implementers Forum（USB-IF）は、そのような組み合わせポートは許可しない、USBはそのように変更されることはないと発表した。
この技術の他の実装は2012年に始まり、現在利用可能な相互接続を提供するデスクトップボードが登場した。[ 28 ]
Appleは2011年2月に、このポートはUSBではなくMini DisplayPortに基づいていると述べた。システムが説明されるにつれて、ディスプレイ接続の問題に対するIntelの解決策が明らかになった。Thunderboltコントローラは、既存のDPシステムからのデータをPCIeポートからのデータと多重化して1本のケーブルにまとめる。DP 1.1a以前の古いディスプレイはThunderboltデバイスチェーンの最後に配置する必要があるが、ネイティブディスプレイはチェーン上のどこにでも配置できる。[ 12 ] Thunderboltデバイスはチェーン上のどこにでも配置できる。その点において、Thunderboltは、ディスプレイコネクタを使用して低速バスをサポートしていた古いACCESS.busシステムと関係がある。
Appleは、Thunderboltポート1つにつき最大6つのデイジーチェーン接続された周辺機器がサポートされると述べており[ 29 ]、ディスプレイがデイジーチェーン接続をサポートしていない場合は、チェーンの最後に接続する必要があるとしている。
2011 年 2 月、Apple はThunderbolt ポートを 1 つ搭載したMacBook Pro (13 インチ、Early 2011) [ 30 ] 、 MacBook Pro (15 インチ、Early 2011) [ 31 ]、および MacBook Pro (17 インチ、Early 2011) [ 32 ]を発表しました。2011 年 5 月、Apple は Thunderbolt ポートを 1 つ搭載したiMac (21.5 インチ、Mid 2011) [ 33 ]と、Thunderbolt ポートを 2 つ搭載した iMac (27 インチ、Mid 2011) [ 34 ]を発表しました。 2011 年 7 月、Apple はMac Mini (Mid 2011) [ 35 ] 、 MacBook Air (11 インチ、Mid 2011) [ 36 ] 、 MacBook Air (13 インチ、Mid 2011) [ 37 ] 、およびApple Thunderbolt Display [ 38 ]を発表しました。これらは、デイジーチェーン接続や他のデバイス接続用の Thunderbolt ポートを 1 つ搭載しています。
2011年5月、AppleはThunderboltインターフェースを搭載した新しいiMacシリーズを発表した。 [ 39 ]
新しいMacのThunderboltポートは、他のポートとの位置関係は同じで、以前のMini DisplayPortコネクタと同じ物理的な寸法とピン配置を維持しています。Thunderbolt搭載Macの主な目に見える違いは、ポートの横にあるThunderboltシンボルです。[ 11 ]
DisplayPort規格はThunderboltと部分的に互換性があり、両者はAppleの物理的に互換性のあるMini DisplayPortコネクタを共有しています。iMacのターゲットディスプレイモードでは、Thunderbolt対応コンピュータからビデオ入力信号を受け取るためにThunderboltケーブルが必要です。[ 40 ] DPモニターは、Thunderboltデバイスのチェーンの最後（または唯一の）デバイスである必要があります。
Intelは2011年第2四半期に開発者キットをリリースすると発表した[ 41 ]一方、ハードウェア開発機器メーカーはThunderboltデバイスのテストと開発のサポートを追加すると表明している[ 42 ] 。開発者キットはリクエストに応じてのみ提供される[ 43 ] 。
2011年7月、ソニーはノートパソコン「Vaio Z21」シリーズを発売した。このシリーズには、光学式Thunderbolt（Light Peak）を使用して外部グラフィックカードに接続する「Power Media Dock」が搭載されており、電気的にはUSBのように動作するが、Thunderboltに必要な光インターコネクトも備えた複合ポートを採用している。
Thunderbolt 1は10 Gbit/sで動作し、当時USBよりも高速だった。[ 44 ]
2013年6月、インテルは、コードネーム「Falcon Ridge」と呼ばれるコントローラ（20 Gbit/sで動作）をベースにしたThunderboltの次期バージョンが正式に「Thunderbolt 2」と名付けられ、2013年に生産開始されたと発表した。[ 45 ] 20 Gbit/sのデータレートは 、既存の2つの10 Gbit/sチャネルを結合することで実現され 、最大帯域幅は変更されず、使用の柔軟性が向上した。
2013 年 6 月、Apple はThunderbolt 2 ポートを 6 つ搭載したMac Pro (Late 2013) [ 46 ]を発表しました。2013 年 10 月、Apple は Thunderbolt 2 ポートを 2 つ搭載したMacBook Pro (Retina、13 インチ、Late 2013) [ 47 ]と MacBook Pro (Retina、15 インチ、Late 2013) [ 48 ]を発表しました。2014 年 10 月、Apple は Thunderbolt 2 ポートを 2 つ搭載したMac mini (Late 2014) [ 49 ]とiMac (Retina 5K、27 インチ、Late 2014) [ 50 ]を発表しました。 2015年3月、AppleはThunderbolt 2ポートを1つ搭載したMacBook Air（11インチ、Early 2015）[ 51 ]とMacBook Air（13インチ、Early 2015）[ 52 ]を発表しました。
物理レベルでは、Thunderbolt 1 の帯域幅は Thunderbolt 2 と同一であるため、Thunderbolt 1 のケーブルは Thunderbolt 2 インターフェイスと互換性があります。論理レベルでは、Thunderbolt 2 はチャネル集約を可能にし、これまで別々だった 2 つの 10 Gbit/s チャネルを単一の論理 20 Gbit/s チャネルに結合できます 。[ 53 ]
Intelによると、Thunderbolt 2は4Kビデオを転送しながら、同時に別のモニターに表示できるとのことです。[ 54 ]
Thunderbolt 2はDisplayPort 1.2をサポートしており、1台の4Kモニターまたは2台のQHDモニターへのビデオストリーミングが可能です。Thunderbolt 2は下位互換性があり、すべてのThunderboltケーブルとコネクタはThunderbolt 1と互換性があります。
消費者向け市場における最初の Thunderbolt 2 製品は、 2013 年 8 月 19 日に発表されたAsusの Z87-Deluxe/Quad マザーボードでした[ 55 ] 。Thunderbolt 2 を搭載した最初のシステムは、2013 年 10 月 22 日に発売された Apple の 2013 年後半 Retina MacBook Pro でした[ 56 ]。
Thunderbolt 3 は Intel が開発したハードウェア インターフェイスです。[ 57 ] USB とUSB-Cコネクタを共有し、 USB 3.1 Gen 2をサポートしています。[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]ケーブル長が 0.5 メートル (1.5 フィート) を超える場合、最高のパフォーマンスを得るには特別なアクティブケーブルが必要になる場合があります。Thunderbolt 2 と比較すると、帯域幅は 40 Gbit/s (5 GB/s) に倍増します。汎用データ転送用に 最大 4 レーンの PCI Express 3.0 (32.4 Gbit/s)、ビデオ用に 4 レーンの DisplayPort 1.4 HBR3 ( 8/10 エンコーディング除去前は 32.40 Gbit/s、除去後は 25.92 Gbit/s) が可能ですが、[ 61 ]最大データレートの合計は 40 Gbit/s を超えることはできません。ビデオ データが優先されるため、必要な帯域幅はすべて使用され、残りは PCIe で使用できます。 DP 1.2 のサポートは必須ですが、DP 1.4 はオプションです。 PCIe データ (128b/130b の 1.5% も削除されます) と Thunderbolt 3 プロトコル (速度またはレイテンシのどちらかを最適化) には、その他のオーバーヘッドが発生する可能性があります。後者の場合、21.6 Gbit/s から 25 Gbit/s しか得られません。[ 62 ] Thunderbolt 3 はその後 64b/66b エンコーディングを使用するため、実際のレートは 40 Gbit/s より大きく、20.625 Gbit/s の 2 倍になります。
Intel の Thunderbolt 3 コントローラー (コードネームAlpine Ridge、または新しいTitan Ridge ) は、消費電力を半分にし、以前のコントローラーが駆動できた 1 つのディスプレイではなく、2 つの外部4Kディスプレイを60 Hz で同時に駆動します (または、 Apple の実装を使用して 2016 年後半の MacBook Pro を使用する場合は、1 つの外部 4K ディスプレイを120 Hz で、または 5K ディスプレイを 60 Hz で駆動します)。新しいコントローラーは、 PCIe 3.0 および DisplayPort 1.2 (60 Hz で4K解像度を可能にする) を含むその他のプロトコルをサポートします。[ 63 ] Thunderbolt 3 は、銅ケーブルで最大 15 ワットの電力を供給できますが、光ケーブルでは電力供給機能がありません。銅ケーブルで USB-C を使用すると、USB 電力供給を組み込むことができ、ポートが最大 100 ワットの電力を供給または吸収できます。これにより、一部のデバイスから別の電源が不要になります。 Thunderbolt 3 は、アダプタやトランジショナル ケーブルを使用することで、最初の 2 つのバージョンとの下位互換性を実現しています。[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]
Intelは各コントローラーに3種類のバリエーションを提供しています。[ 67 ]
これは、第2世代Mac Pro、iMac、Retina MacBook Pro、 Mac miniなどのハイエンドデバイスが2ポートコントローラを使用する一方、MacBook Airのようなローエンドで低消費電力のデバイスは1ポートバージョンを使用するという、これまでの慣例に沿ったものです。
IntelのSkylakeアーキテクチャチップセットのサポートが追加され、2015年後半から2016年初頭にかけて出荷されました。[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]
Thunderbolt 3 ポートを搭載したデバイスは、2015 年 12 月初旬に出荷が開始されました。これには、Microsoft Windowsを搭載したノートパソコン( Acer、Asus、Clevo、HP、Dell、Dell Alienware、Lenovo、MSI、Razer、Sony 製)、マザーボード ( Gigabyte Technology製)、および 0.5 m Thunderbolt 3 パッシブ USB-C ケーブル (Lintes Technology 製) が含まれます。[ 68 ]
2016年10月、Appleは、名前が示すようにThunderbolt 3ポートを2つ搭載したMacBook Pro（13インチ、2016、Thunderbolt 3ポート2つ）[ 69 ] 、Thunderbolt 3ポートを4つ搭載したMacBook Pro（13インチ、2016、Thunderbolt 3ポート4つ） [ 70 ] 、およびThunderbolt 3ポートを4つ搭載したMacBook Pro（15インチ、2016）[ 71 ]を発表しました。 2017 年 6 月、Apple は、2 つの Thunderbolt 3 ポートを搭載したiMac (21.5 インチ、2017) [ 72 ]、iMac (Retina 4K、21.5 インチ、2017) [ 73 ] 、iMac (Retina 5K、27 インチ、2017) [ 74 ]、および 4 つの Thunderbolt 3 ポートを搭載し、 2017 年 12 月に発売されたiMac Pro [ 75 ]を発表しました。2018年 10 月、Apple は、2 つの Thunderbolt 3 ポートを搭載したMacBook Air (Retina、13 インチ、2018) [ 76 ]と、4 つの Thunderbolt 3 ポートを搭載したMac mini (2018) [ 77 ]を発表しました。 2019年6月、Appleは最大12個のThunderbolt 3ポートを搭載したMac Pro (2019) [ 78 ]とMac Pro (Rack, 2019) [ 79 ] 、および1個のThunderbolt 3ポートを搭載したPro Display XDR [ 80 ]を発表し、どちらも2019年12月に発売されました。2022年3月、Appleは1個のThunderbolt 3ポートを搭載したStudio Display [ 81 ]を発売しました。
2018年1月8日、インテルは「堅牢性の向上」とDisplayPort 1.4のサポートを備えた製品リフレッシュ（コードネーム：Titan Ridge）を発表しました。インテルはこのホストコントローラのシングルポート版（JHL7340）とダブルポート版（JHL7540）、および2つのThunderbolt 3ポートをサポートする周辺コントローラ（JHL7440）を提供しています。新しい周辺コントローラはUSBシンク（通常のUSB-Cポートと互換性あり）としても機能できるようになりました。[ 82 ]
macOSでは2つのHBR3接続を使用してMacに接続できるApple Pro Display XDRは、ディスプレイストリーム圧縮（DSC）をサポートしていません。DSCは51.84 Gbit/sとなり 、Thunderbolt 3では不可能ですが、XDRディスプレイの2つの3008×3384 10bpc 60 Hz 648.91 MHz信号は合計で38.9 Gbit/sしか必要としないため、ThunderboltはHBR3の帯域幅を埋めるために使用されるDisplayPortスタッフィングシンボルを送信しないため、動作します。
The USB4 specification was released on August 29, 2019, by the USB Implementers Forum,[83] based on the Thunderbolt 3 protocol specification.[84]
It supports 40 Gbit/s (5 GB/s) throughput, is optionally compatible with Thunderbolt 3, and is backward compatible with USB 3.2 and USB 2.0.[85][86] The architecture defines a method to share a single high-speed link with multiple end device types dynamically that best serves the transfer of data by type and application.
USB4 supports DisplayPort 2.0 over its alternative mode.[87]
DisplayPort 2.0 can support higher than 8K resolution at 60 Hz losslessly due to new UHBR 10, 13.5, and 20 signaling standards (DSC 1.2 used in DisplayPort 1.4 for that resolution is not lossless) in 8 bit and 8K 60 Hz with 10 bit color and use up to 80 Gbit/s (effective bandwidth 77.37 Gbit/s), which is double the amount available to USB data, because (just as previously in DisplayPort 1.4) it sends almost all the data in one direction (to the monitor) and can thus use all four data lanes at once.[88] Resolutions up to 16K (15360×8640) 60 Hz display with 10-bit Y'CbCr 4:4:4 or RGB are possible.[89]
In November 2020, Apple announced MacBook Air(M1, 2020),[90]MacBook Pro(13-inch, M1, 2020),[91] and Mac mini (M1, 2020)[92] featuring USB4 ports.
USB4 makes the PCIe aspects of Thunderbolt "open source" – PCIe USB devices can be released without Thunderbolt certification. But notably, those devices will not be allowed to use Thunderbolt branding. However, Thunderbolt 4 devices use PCIe Mode with added certification labeling, and promoting backwards compatibility. This means multiple rival devices may use different brandings to accomplish the same task. USB4 PCIe devices can be backwards compatible with Thunderbolt 1–3, but this is not required. USB4 PCIe Mode is not an Alternate Mode, like DisplayPort Alternate Mode, and Microsoft requires devices with USB4 to include PCIe support in order to be WHQL/Windows certified PCs.[93][94][95][96][97]
Thunderbolt 4はCES 2020で発表され[ 98 ]、最終仕様は2020年7月に公開されました[ 99 ]。Thunderbolt 4とThunderbolt 3の主な違いは、PCIeリンクの最小帯域幅要件が32 Gbit/sであること、デュアル4Kディスプレイ（DisplayPort 1.4）のサポート[ 100 ] [ 101 ]、および物理的なDMA攻撃を防ぐためのIntel VT-dベースのダイレクトメモリアクセス保護です。
もう1つの大きな改善点は、Thunderbolt 4がデイジーチェーン接続だけでなく、 Thunderbolt Alternate Mode USBハブ（「マルチポートアクセサリアーキテクチャ」）をサポートしていることです。[ 3 ] [ 4 ]これらのハブはThunderbolt 3デバイスとの下位互換性があり、Thunderbolt 3ホスト（Titan Ridgeのみ。Alpine Ridgeでは、追加のダウンストリームポートはUSB 3にダウングレードされます）との下位互換性があります。[ 102 ] [ 103 ]
最大帯域幅は 40 Gbit/s のままで、Thunderbolt 3 と同じであり、USB 3.2 Gen 2x1 の 4 倍の速度です。 [ 104 ] [ 99 ]サポート製品は 2020 年後半に登場し始め、Intel Evoノートブック用のTiger Lakeモバイル プロセッサや 8000 シリーズのスタンドアロン Thunderbolt コントローラ (デバイス用は Goshen Ridge、ホスト用は Maple Ridge というコードネーム) が含まれていました。デスクトップでは、ネイティブ Thunderbolt 4 が Intel Arrow Lake PCIe 4 レーンに直接 CPU に追加され、これにより 25 Gbit/s のデータ制限が解除され、40 Gbit/s すべてをデータに使用できるようになりました。
2023年9月12日、インテルはUSBインプリメンターズフォーラム（USB-IF）のUSB4 2.0仕様に準拠したThunderbolt 5（コードネーム：Barlow Ridge）のプレビュー版を公開しました。Thunderbolt 5は 、例えば大容量ストレージデバイス向けにThunderbolt 4の2倍となる80 Gbit/sの対称帯域幅を提供し、 ディスプレイ向けにはThunderbolt 3および4の3倍となる120 Gbit/sの単方向帯域幅を提供し、60 Hzでデュアル8Kディスプレイをサポートします 。必要な最小帯域幅はThunderbolt 4から変更されておらず、 PCIeリンクで32 Gbit/sとなっています。
詳細な仕様は以下のとおりです。
Intelは、Thunderbolt 5に対応したコンピュータとアクセサリが2024年から発売されると発表した。[ 105 ]
2024 年 10 月、Apple は、Thunderbolt 5 ポートを 3 つ搭載した Mac Mini (M4 Pro、2024 年) [ 106 ]と 14 インチおよび 16 インチ MacBook Pro (M4 Pro/Max、2024 年) [ 107 ]を発表しました。2025 年 3 月、Apple は Mac Studio (M4 Max/M3 Ultra、2025 年) の発売を発表しました。Max モデルには Thunderbolt 5/USB4 USB-C ポートが 4 つ、Ultra モデルには Thunderbolt 5/USB4 USB-C ポートが 6 つ搭載されています。[ 108 ]これらのデバイスはすべて、Thunderbolt 5 モードと USB4 モードの両方で最大 120Gbit/s で動作します。[ 109 ]
2017 年 5 月 24 日、インテルは、プロトコルの採用を促進する取り組みの一環として、Thunderbolt 3 が 2018 年に OEM およびチップメーカーに対してロイヤリティフリーの標準になると発表しました。 [ 110 ] Thunderbolt 3 仕様はその後、2019 年 3 月 4 日に USB-IF に公開され、ロイヤリティフリーとなり、USB4を構成するために使用されました。[ 84 ] [ 111 ] [ 112 ]インテルは、すべての Thunderbolt 3 デバイスの認証に対する管理権を保持すると述べています。[ 113 ]インテルはまた、「すべての Thunderbolt 製品に対する必須認証」を採用していると述べています。[ 114 ]
2019 年 3 月以前は、認証要件 (Intel は Intel 以外のプラットフォームを認証していなかった) のため、Thunderbolt をサポートする AMD チップセットやコンピュータはリリースも発表もされていませんでした。しかし、Level1TechsのYouTuber Wendell Wilson は、ファームウェアを変更することで、 Threadripper CPU と Titan Ridge 拡張カードを搭載した AMD コンピュータで Thunderbolt 3 サポートを動作させることができました。これは、Intel 以外のシステムで Thunderbolt サポートがないのはハードウェアの制限によるものではないことを示しています。[ 115 ] [ 116 ] 2019 年 5 月現在、拡張カードを使用すれば問題なく AMD で Thunderbolt 3 サポートを実現できます。[ 117 ]また、ASRock X570 Creator のようなマザーボードには既に Thunderbolt 3 ポートが搭載されています。[ 118 ]
2020年1月、IntelはASRock X570 Phantom Gaming ITX/TB3を認証し[ 119 ]、現在ではベンダーはThunderboltコントローラシリコンを自由に製造できるようになった（ただし、これらのASRockマザーボードはIntel Titan Ridgeを使用している）。[ 120 ]
ASUSは現在、Thunderbolt 3 をAMDの拡張カード Thunderboltex 3-TR でサポートしており、AMD マザーボードとRyzen 3、5 (56xx) に対応しています: ROG Strix B550-E Gaming、ROG Strix B550-F Gaming、Prime B550-PLUS、TUF Gaming B550-Plus。[ 121 ] ASUS ProArt B550-Creator には Thunderbolt 4 ポートが 2 つあります。[ 122 ]
GIGABYTEは、 Intel Thunderbolt 3コントローラーを搭載した認証済みマザーボード、B550 VISION DPとB550 VISION Dも提供しています。 [ 123 ] [ 124 ]
Thunderboltは当初は光技術として構想されましたが、インテルはコスト削減と接続機器への最大10ワットの電力供給のために銅ベースの電気接続に切り替えました。[ 125 ]
2009年、インテルの幹部は、同社が「Light PeakをPCに接続されたデバイスへの電源供給に使用できるように、光ファイバーと銅線を束ねる作業に取り組んでいる」と述べた。[ 126 ] 2010年、インテルは当初の意図は「単一のコネクタ技術」であり、「USB 3.0 の電気接続とUSB 3.0または4.0のDC電源を併用する」ことだったと述べた。[ 127 ] Light Peakは、当時すでに「7,000回の挿入に耐えるコネクタ」を実現し、「ケーブルは 断線しないように複数の結び目で結ばれており、損失は許容範囲内」であり、「2人が同時に引っ張ってもファイバーが断線しない」など、消費者向けの光技術で大きな進歩を遂げることを目指していた。彼らは「Light Peak」ケーブルはHDMIよりも高価にはならないだろうと予測した。[ 128 ]
2011年1月、インテルのデビッド・パールマター氏はComputerworldに対し、Thunderboltの初期実装は銅線をベースとしていると語った。[ 127 ]「銅は非常に良い結果で、予想以上に優れていた」と彼は述べた。[ 129 ]銅の大きな利点は、電力を伝送できることである。最終的なThunderbolt規格では、各ポートで 10W DCを規定している。下記の比較セクションを参照のこと。
Intel と業界パートナーは、引き続き光 Thunderbolt ハードウェアとケーブルを開発しています。[ 130 ]光ファイバーケーブルは「数十メートル」の長さになりますが、少なくとも最初は電力は供給しません。[ 12 ] [ 131 ] [ 132 ] Corning のバージョンには、赤外線信号を最大190 m (600フィート) まで伝送するための 4 本の 80/125 μm VSDN (超短距離ネットワーク) ファイバーが含まれています。[ 133 ]電気信号を光信号に変換する機能はケーブル自体に組み込まれているため、現在の MDP コネクタは将来的に互換性があります。最終的には、Intel は PC に組み込まれた純粋な光トランシーバーアセンブリを望んでいます。[ 132 ]
初の光ファイバーThunderboltケーブルは、2013年1月に住友電気工業によって発表されました。 [ 134 ]長さは10m （30フィート）、20m （70フィート）、30m （100フィート）が用意されています。しかし、これらのケーブルはほぼ日本国内でのみ販売されており、価格は銅製のThunderboltケーブルの20～30倍です。
ドイツの企業DeLockも2013年に、住友電工のものとほぼ同じ価格帯で、長さ10m、20m、30mの光Thunderboltケーブルを発売し、ドイツ国内でのみ販売した。 [ 135 ]
2013 年 9 月、ガラス会社のCorning Inc. は、光 USB 3.0 ケーブルとともに、西洋市場で入手可能な初の光 Thunderbolt ケーブルを「Optical Cables」というブランド名で発売しました。[ 18 ]同等の銅製 Thunderbolt ケーブルの半分の直径と 5 分の 1 の質量で、10 Gbit/s Thunderbolt プロトコルと 20 Gbit/s Thunderbolt 2 プロトコルに対応しており、すべてのセルフ パワー Thunderbolt デバイスで使用できます (銅製ケーブルとは異なり、光ケーブルは電源を供給できません)。[ 18 ]これらのケーブルにより、銅製ケーブルの最大長30 m (100 ft)が最大60 m (200 ft)に延長されます。
2020年以前は、光Thunderbolt 3ケーブルは市場に存在しませんでした。しかし、当時は光Thunderbolt 1および2ケーブルを、ケーブルの両端にAppleのThunderbolt 3（USB-C）-Thunderbolt 2アダプタと組み合わせて使用することができました。これにより、以前のバージョンの規格で提供されていた最大60m （200フィート）までの接続が可能になります。[ 136 ]
2019年4月、コーニングはラスベガスで開催された2019 NABショーで光ファイバーThunderbolt 3ケーブルを展示した。[ 137 ] 1年強後の2020年9月、コーニングは5m（20フィート）、10m（30フィート）、15m（50フィート）、25m（80フィート）、50m（160フィート）の長さの光ファイバーThunderbolt 3ケーブルを発売した。 [ 138 ]一方、台湾のAreca社は2020年4月に10m（30フィート）、20m（70フィート）、30m（100フィート）の長さの光ファイバーThunderbolt 3ケーブルを発売した。[ 139 ]
Thunderbolt 4 ケーブルの銅製バージョンは、フル 40 Gbit/s の速度を提供し、すべてのバージョンの USB (USB4 まで)、DisplayPort Alternate Mode (DP 1.4 HBR3)、および Thunderbolt 3 との下位互換性をサポートします。2021 年初頭に発売されたこれらのケーブルは、0.2 m (0.66フィート)、0.8 m (2.6フィート)、および2 m (6.6フィート)の 3 つの長さで提供される予定で、多くの企業が当初は0.8 m (2.6フィート)のものを提供していました。
銅製のThunderbolt 4ケーブルは、長さが1.0m （3.3フィート）まではパッシブケーブルですが、それより長いケーブルにはアクティブ信号調整回路を組み込む必要があります。アクティブケーブルの最大長は2m （6.6フィート）で、CalDigit [ 140 ]、Cable Matters [ 141 ]などほとんどのブランドから入手できますが、現在3m （9.8フィート）のアクティブ銅ケーブルを提供しているのはAppleだけです。
光ファイバーThunderbolt 4ケーブルは、長さ約5m（16フィート）から50m（160フィート）を目標としていましたが、[ 142 ]これは実現せず、代わりに2024年後半にその規格が登場した後、光ファイバーThunderbolt 5ケーブルに移行する可能性があります。
Thunderbolt 5 で使用されている USB4 の80 Gbit/s モードは、Thunderbolt および USB の旧バージョンで使用されていた 2 レベルの NRZ エンコーディングではなく、3 レベルの PAM3 を使用します。そのため、以前の世代で動作していたアクティブ ケーブル (光ケーブルを含む) では、この新しい速度は実現できません。リンクのネゴシエーション方法により、Thunderbolt 3 ケーブルは全く動作しませんが、Thunderbolt 4 ケーブルは 40 Gbit/s の速度で動作します 。[ 143 ]
Thunderbolt対応周辺機器が初めて小売店に登場したのは、Appleが2011年初頭にThunderbolt搭載コンピュータであるMacBook Proを発売した後、 2011年後半になってからのことでした。Promise Technology社製のPegasus R4（4ドライブ）とPegasus R6（6ドライブ）RAIDエンクロージャは、プロシューマーおよびプロフェッショナル市場をターゲットとしており、当初は最大12TB のストレージを提供していましたが、後にPegasus R8（8ドライブ） で32TBに拡張されました。これらのユニットの販売は、2011年にタイ（世界のハードドライブ供給の大部分を製造している国）で発生した洪水によって打撃を受けました。洪水により世界のハードドライブ生産が削減され、ストレージコストが上昇したため、Promise社のこれらのユニットの小売価格が上昇し、デバイスの普及が遅れる要因となりました。
他のストレージメーカーが製品を発売するまでにも時間がかかりました。そのほとんどは、プロフェッショナル市場向けの小型デバイスで、大容量よりも速度を重視したものでした。多くのストレージデバイスは1テラバイト未満の容量で、中には標準的なハードディスクドライブではなく、外部データへのアクセス速度を向上させるためにSSDを搭載したものもありました。
他の企業は、複数の旧式で通常は低速な接続を単一のThunderboltポート経由でルーティングできるインターフェース製品を提供してきた。2011年7月、AppleはApple Thunderbolt Displayを発売した。この製品はギガビットイーサネットなどの旧式コネクタタイプに対応しており、この種のハブとしては初の製品となった。その後、Belkin、CalDigit、Other World Computing、Matrox、StarTech、Elgatoといった企業がThunderboltドックを発売している。
2012年末時点では、10テラバイト以上の容量を持つストレージデバイスはほとんど登場していなかった。例外としては、Sonnet Technologies社の高価格帯の業務用製品や、Drobo社の4台および5台のドライブを搭載したエンクロージャーがあり、後者には独自のBeyondRAIDデータ処理システムが搭載されていた。
Thunderbolt非搭載のコンピュータとの下位互換性が問題となっていました。ほとんどのストレージデバイスにはThunderboltポートが2つしかなく、それぞれ最大6台のデバイスをデイジーチェーン接続する必要がありました。2012年半ば、LaCie 、Drobo、その他のデバイスメーカーは、一部の低価格帯から中価格帯の製品で、2つのThunderboltポートのうち1つをUSB 3.0接続に置き換え始めました。後のモデルでは、LaCieの2bigシリーズを含め、2つのThunderboltポートに加えてUSB 3.0ポートも追加されました。
Appleは2011年初頭にMacBook Proで初のThunderbolt搭載コンピュータを発売し、その後もThunderboltの新世代が利用可能になり次第、速やかにデバイスをアップデートし続けている。
Thunderboltポートを搭載したAppleデバイスのリスト：[ 144 ]
2013 年後半に発売された Retina MacBook Pro は Thunderbolt 2 ポートを搭載した最初の製品であり、その後、メーカー各社は 2014 年を通じて、より新しく高速な 20 Gbit/s 接続を搭載したモデルの提供を開始した。 [ 145 ]最初に対応したメーカーの 1 つが Promise Technology であり、R4 および R6 モデルのアップデートされたPegasus 2バージョンと、さらに大容量の R8 (8 ドライブ) RAIDユニットをリリースし、最大 32 TB のストレージを提供した。その後、他のブランドも同様に、新しい接続タイプの大容量モデルを発売し、SanDisk Professional (最大 24 TB を提供するG-RAID Studio モデル) や LaCie (最大 48 TB を提供する5bigおよびラックマウント型の8bigモデル) などが挙げられる。LaCie はまた、新しい 6 TB ハードドライブを使用して、最大 12 TBの2bigメインストリーム コンシューマー モデル をアップデートしたバージョンも提供した。
Thunderbolt 2ポートを搭載したAppleデバイスのリスト：[ 144 ]
Thunderboltは当初、Apple製品以外ではハードウェアのサポートが不十分で、ニッチなガジェットのポートとして扱われていましたが、USB-Cコネクタ規格を採用したThunderbolt 3の普及により、特に後にUSB4規格の一部となったことで、より幅広い市場で受け入れられるようになりました。
Thunderbolt 3は2015年後半に発表され、複数のマザーボードメーカーやOEMノートパソコンメーカーが自社製品にThunderbolt 3を搭載しました。大手コンピューター部品メーカーであるGigabyteとMSIは、Thunderbolt 3互換部品で初めて市場に参入しました。[ 146 ] [ 147 ]
Dellは、 XPSシリーズとDell Alienwareシリーズで、ノートパソコンにThunderbolt 3ポートを搭載した最初の企業でした。[ 148 ]
互換性に関する詳細は、Thunderbolt Technology Community Web サイトから入手できます。[ 6 ]
Thunderbolt 3以降のポートが1つあれば、データ転送、2台の4K 60Hzディスプレイのサポート、そして1本のケーブルで最大100Wのノートパソコンの急速充電が可能です。Thunderbolt 3対応コンピューターには、ThunderboltまたはUSBドックを接続できます。USBデバイスはThunderbolt 3以降のポートに接続できます。DisplayPortおよびMini DisplayPortデバイスもサポートされています。
Thunderboltデバイスを通常のUSB-Cポートに接続した場合、一部の機能が限定的に利用できる場合があります。ただし、これは実装に依存するため、保証されるものではありません。
Dell、HP Inc、Lenovoなどの複数のベンダーが、ノートパソコンの蓋が閉じていてデバイスの電源ボタンにアクセスできない場合でも電源ボタン機能を提供するドックをリリースしています。一部のドックには、それぞれ異なるバスをサポートする2つの異なるNICが搭載されています。HP Thunderbolt G4 Dockの仕様ThinkPad Universal Thunderbolt 4 Dock。一方のNICは互換性のためにUSBインターフェイスを使用し、もう一方のNICはより高いパフォーマンスのためにPCIeインターフェイスを使用します。USB NICは1Gbit/s Ethernetをサポートし、PCIe NICは2.5Gbit/s Ethernetをサポートします。ドックがThunderbolt/USB4ポートに接続されている場合、PCIe NICが有効になります。ドックがThunderbolt以外のUSBポートに接続されている場合、USB NICが有効になります。ただし、Lenovo ThinkPad Universal Thunderbolt 4 Dock (40B0) にはこの限りではありません。PC が非 vPro Intel CPU または AMD CPU を搭載している場合、ベンダーは PCIe NIC を無効にします。これはハードウェアの制限によるものではなく、純粋にマーケティング上の決定です。一方、HP Thunderbolt G4 ドックは、Intel または AMD CPU を搭載したすべての Thunderbolt/USB4 対応 PC で PCIe NIC を有効にします。
Thunderbolt 1および2デバイスの信号は、Thunderbolt 3/4/5ポートと電気的に互換性があります。そのため、TB1/2デバイスは、バスパワーを使用しない場合、後のバージョンのポートに接続するためにパッシブアダプタのみを必要とします。Thunderbolt 3デバイスも、アダプタを使用してThunderbolt 1または2ホストで使用できます。[ 149 ] Appleは「双方向」で動作するアダプタを製造しています。[ 150 ]
しかし、Windows上の新しいIntelファームウェアは、セキュリティ上の懸念からThunderbolt 1および2のサポートを無効にしています。以前のファームウェアではこれらのデバイスの使用が可能でした。Appleは、Thunderbolt 4対応システムにおいて、Thunderbolt 1および2デバイスとの下位互換性を維持しています。
Thunderbolt 4/5 ポートは Thunderbolt 3 デバイスをサポートしています。Thunderbolt 4/5 デバイスは、アダプタを使用しても Thunderbolt 1/2 ホストでは動作しません。Thunderbolt 4/5 デバイスは Apple デバイスの Thunderbolt 3 ポートで動作しますが、Thunderbolt 3 の実装範囲が狭いため、他のデバイスの Thunderbolt 3 ポートとの互換性は保証されません。[ 150 ]
Appleは2016年に初めてMacにThunderbolt 3を搭載した。
Thunderbolt 3ポートを搭載したAppleデバイスのリスト：[ 144 ]
Thunderbolt 3/USB4ポートを搭載したAppleデバイスのリストは次のとおりです。[ 144 ]
Appleは、2021年に発売されたMacBook Proを皮切りに、一部のデバイスにThunderbolt 4を搭載し始めた。
Thunderbolt 4ポートを搭載したAppleデバイスのリストは次のとおりです。[ 144 ]
Appleは、2024年に発売されたMac mini（M4 Pro）と14インチ/16インチMacBook Pro（M4 Pro/Max）を皮切りに、一部のデバイスにThunderbolt 5を搭載し始めた。
Thunderbolt 5ポートを搭載したAppleデバイスの一覧は以下のとおりです。
Thunderbolt 3は、 PCI Express、PC Card、ExpressCard、FireWire、PCI、PCI-Xなど、多くの高速拡張バスと同様に、ダイレクトメモリアクセス（DMA）攻撃に対して脆弱である可能性があります。ユーザーがPCI Expressバス（ 2018年時点でシステムで最も一般的な高速拡張バス）を拡張する場合、Thunderbolt を使用すると、コンピュータへの非常に低レベルのアクセスが可能になります。攻撃者は、システム メモリや他のデバイスへの直接的かつ妨害されないアクセスを通じて、オペレーティングシステムのほぼすべてのセキュリティ対策を回避し、システム メモリの読み書きを可能にし、暗号化 キーを漏洩させたり、マルウェアをインストールしたりする可能性があります。[ 151 ]このような攻撃は、安価な市販の Thunderbolt ハードウェアを改造することで実証されています。[ 152 ] [ 153 ] IOMMU仮想化が存在し、BIOS とオペレーティングシステムによって構成されている場合、コンピュータの DMA 攻撃に対する脆弱性を解消できますが、[ 152 ] IOMMU が悪意のあるデバイスの DMA アクセスをブロックできる場合に限ります。2019 年の時点で、主要な OS ベンダーは、悪意のあるデバイスが複数のエミュレートされた周辺機器間の複雑な相互作用を利用して微妙なバグや脆弱性を露呈させるさまざまな方法を考慮に入れていませんでした。[ 154 ]マザーボードやUEFIの実装によっては、カーネルDMA保護機能を提供しているものもあります。Intel VT-dベースのダイレクトメモリアクセス（DMA）保護機能は、Thunderbolt 4ホスト認証の必須要件です。[ 155 ]
この脆弱性は、Thunderbolt をシステム相互接続として使用する場合 ( OS X MavericksでIPoTBがサポート) には存在しません。これは、IP実装が基盤となる Thunderbolt の低遅延パケット交換ファブリック上で動作し、ケーブル上に PCI Express プロトコルが存在しないためです。つまり、IPoTB ネットワークがコンピュータ群間で使用されている場合、それらの間でこのような DMA 攻撃の脅威はありません。[ 151 ] [ 152 ] [ 156 ] [ 157 ]
Thunderbolt搭載システムが起動すると、接続されたデバイスからオプションROMがロードされ、実行されます。悪意のあるオプションROMは、オペレーティングシステムが起動する前にマルウェアを実行させることができます。その後、カーネルに侵入したり、キーストロークを記録したり、暗号化キーを盗んだりすることができます。[ 158 ] Thunderboltデバイスをポータブルコンピュータに簡単に接続できるため、悪意のあるメイド攻撃に最適です。[ 159 ]
一部のシステムではファームウェアのアップデート中にオプションROMがロードされるため、ThunderboltデバイスのオプションROM内のマルウェアが、システムのブートファームウェアを含むSPIフラッシュROMを上書きする可能性があります。[ 160 ] [ 161 ] 2015年2月、Appleはファームウェアのアップデート中にオプションROMをロードする脆弱性を排除するためにMac OS Xのセキュリティアップデートをリリースしましたが、システムは通常のブート中にオプションROM攻撃に対して依然として脆弱です。[ 162 ]
UEFIセキュアブート（オプションROMの署名またはハッシュ許可リストの適用を規定する）などのファームウェアによるブートセキュリティ対策は、このような攻撃を軽減するために設計されています。
2020 年 5 月、Thunderbolt プロトコルに 7 つの重大なセキュリティ上の欠陥が発見され、これらはまとめてThunderspyと呼ばれています。これらの脆弱性により、デバイスがロックされ、パスワードで保護され、ハード ドライブが暗号化されている場合でも、悪意のある第三者がコンピュータに保存されているすべてのデータにアクセスできるようになります。これらの脆弱性は、すべての Thunderbolt 1、2、および 3 ポートに影響します。[ 153 ]この攻撃には、コンピュータがスリープ モードであり、書き込み可能なファームウェア チップを備えた Thunderbolt コントローラが必要です。コンピュータに物理的にアクセスできる訓練された攻撃者 (「悪意のあるメイド」) は、必要な手順を 5 分で実行できます。悪意のあるファームウェアを使用すると、攻撃者は Thunderbolt セキュリティを密かに無効にし、デバイスの ID をクローンして、DMA を使用してデータを抽出できます。[ 163 ] Thunderspy の脆弱性は、従来の侵入防止ハードウェア機能とともに、カーネル DMA 保護を使用することで大部分が軽減できます。[ 164 ] [ 165 ]
2011年6月、Appleは最初のThunderboltケーブル、長さ2m （6.6フィート）のケーブルを発表しました。 10 Gbit/s 、全二重、アクティブケーブル、価格は49米ドル。[ 166 ]
2012年6月、AppleはThunderbolt-to-ギガビットイーサネットアダプタを29米ドルで販売開始した。[ 167 ] 2012年第3四半期には、他のメーカーも3メートル（9.8フィート）の長さ制限に達するケーブルを含むThunderboltケーブルの出荷を開始し、一部のストレージエンクロージャメーカーは、従来のように顧客に別々に購入させるのではなく、デバイスにThunderboltケーブルを同梱し始めた。
2013年1月、Appleは2メートル（6.6フィート）のケーブルの価格を39米ドルに値下げし、0.5メートルのケーブルを29米ドルで追加した。[ 168 ]
Thunderbolt 3の発表において、IntelはパッシブUSB-CケーブルがUSB 3.1よりも高速（ただしアクティブThunderboltケーブルよりは低速）でThunderboltデバイスを接続することで、Thunderboltアクティブケーブルのコストという普及の障壁を取り除くことを発表した。[ 169 ]
2016年半ばには、銅製のThunderbolt 3ケーブルが最大2m （6.6フィート）の長さで入手可能になった。しかし、 銅線で40 Gbit/sを実現するには、アクティブケーブル、または短い（最初は0.5 m（1.6 ft）、後に0.8 m（3 ft））パッシブケーブルのいずれかが必要でした。0.8 m（3 ft）を超えるパッシブ銅線ケーブルは制限されています。 20 Gbit/s 。その制限にもかかわらず、パッシブケーブルはUSB 3 (20 Gbit/s ) 下位互換性がある一方、アクティブケーブルは USB 2.0 (480 Mbit/s ）。2020年4月には、光ファイバーのThunderbolt 3ケーブルが登場しました（銅線と光ファイバーの比較を参照）。
Thunderbolt 4ケーブルの銅バージョンは、40 Gbit/s の 速度と、すべてのバージョンの USB (USB4 まで)、DisplayPort オルタネート モード (DP 1.4 HBR3)、および Thunderbolt 3 との下位互換性があります。2021 年初頭にリリースされ、0.2 m (0.66 ft)、0.8 m (2.6 ft)、および2 m (6.6 ft)の 3 つの長さで利用可能になります。多くの企業は当初0.8 m (2.6 ft)の長さを提供します。銅製の Thunderbolt 4 ケーブルは、最大1 m (3.3 ft)まではパッシブ ケーブルですが、それより長いケーブルにはアクティブ信号調整回路を組み込む必要があります。現在、 3 m (9.8 ft)の銅製ケーブルを提供しているのは Apple のみで、他の企業の銅製ケーブルの最大長は2 m (6.6 ft)です。光ファイバーThunderbolt 4ケーブルは、長さ約5m（16フィート）から50m（160フィート）を目標としていましたが、[ 142 ]これは実現せず、代わりに2024年後半にその規格が登場した後、光ファイバーThunderbolt 5ケーブルに移行する可能性があります。