USB4, USB-C, Thunderbolt 4 : quelles différences ?

Les périphériques de connexion USB (Universal Serial Bus) n’ont eu de cesse d’évoluer ces dernières années. Utiles pour connecter une souris à un ordinateur, un disque dur externe ou encore une manette, ou bien pour recharger nos smartphones, ces derniers permettent des échanges de données toujours plus rapides entre nos appareils.

Les termes USB-C, USB4 ou encore Thunderbolt 4, font partie intégrante de notre quotidien. Si ces derniers se ressemblent en apparence, ils présentent cependant certaines différences. Dans ce guide, nous vous présentons justement leurs particularités, afin de vous aider à les distinguer.

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🧑‍🏫 L’USB, retour sur l’histoire d’un standard incontournable

Avant de rentrer dans le vif du sujet, revenons brièvement sur l’origine de l’USB, acronyme d’Universal Serial Bus. Ce standard universel existe depuis près de 30 ans aujourd’hui. Il a été créé dans le but de remplacer les trop nombreux ports externes, auparavant présents sur les ordinateurs, par un seul et unique port capable de prendre en charge une multitude de périphériques en plug and play. Au fil des avancées technologiques, de nombreuses versions de l’USB se sont succédées, apportant à chaque fois de meilleures performances.

La toute première version de l’USB a vu le jour en 1996. Cette dernière, créée par l’USB Implementers Forum, un consortium composé de sept marques, dont notamment Intel, Microsoft et IBM, n’a toutefois pas été mise en place par manque de composants. Il a fallu attendre 1998 pour voir apparaître la seconde norme, intitulée USB 1.1. Ce fut la première à être utilisée sur les appareils électroniques. Cette dernière proposait alors un débit de transfert de 1,5 Mbit/s, qui pouvait monter jusqu’à 12 Mbit/s en mode pleine vitesse.

La même année, Apple, réputé pour lancer les modes, comme avec son iPhone en 2007, a commercialisé le premier appareil uniquement doté de ports USB, l’iMac G3. Il a suffit que le constructeur américain montre la voie pour que les marques adoptent massivement le standard USB, qui ne s’est vraiment généralisé qu’en 2000 avec l’USB 2.0. Des ordinateurs, aux accessoires (souris, claviers), imprimantes, périphériques de stockage (clé USB, disque dur externe), en passant par les tablettes, ou encore les smartphones, tous les appareils électroniques y ont droit. L’USB fait alors office de petite révolution technologique.

En 2008, l’USB 3.0 marque une avancée significative en apportant des débits plus importants, de l’ordre de 5 Gbit/s. Il est suivi en 2014 par l’USB 3.2 (10 Gbit/s), en 2017 par l’USB 3.2 2×2 (20 Gbit/s), puis plus récemment en 2019 par l’USB4 (40 Gbit/s), et en 2022 par l’USB 4 2.0 (80 Gbit/s). Comme vous pouvez le constater, la norme multiplie sa vitesse par deux à chaque nouvelle version ; ce qui lui a permis de passer de 5 à 80 Gbit/s en un peu plus de 10 ans.

Le connecteur USB Type-C, reconnaissable de par sa forme ovale caractéristique, est apparu quant à lui en 2014 et a apporté son lot d’avantages, notamment grâce à sa compatibilité avec l’USB Power Delivery, mais aussi le DisplayPort et le Thunderbolt. Il est destiné à remplacer tous les anciens connecteurs. Ce dernier deviendra par ailleurs la norme standard à compter du 28 décembre 2024, après que le Parlement européen ait voté en faveur du chargeur universel. Même Apple, ô combien réfractaire, a dû s’y conformer. Les iPhone 15 sont les premiers smartphones de la firme à en être équipés.

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🧑‍💻 Les différentes normes USB

USB 3.x : des standards pas toujours simples à déchiffrer

L’USB 3, toujours présente dans la connectique de la plupart de nos appareils, se décline en différentes versions : USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2, USB 3.2. Si cette nomenclature distincte permet de faire la différence entre les versions, qui présentent chacune diverses particularités (vitesses de transfert, compatibilité avec plusieurs types de connecteurs), elle n’est en revanche pas très intuitive pour le consommateur lambda, qui peut avoir du mal à s’y retrouver.

Pour plus de clarté, l’USB-IF avait rebaptisé l’USB 3.1 Gen 1 en USB Superspeed, l’USB 3.1 Gen 2 en USB Superspeed+ (10 Gbps), ou encore l’USB 3.2 en USB Superspeed++ (20 Gbps). L’organisme a toutefois estimé que ces appellations n’étaient pas encore suffisamment claires pour les utilisateurs et a opéré un nouveau changement de noms. Ces normes se nomment désormais sobrement :

• USB 5 Gbps (USB 3.1 Gen 1).
• USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2).
• USB 20 Gbps (USB 3.2).

La mention USB Hi-Speed a par ailleurs été conservée pour la norme USB 2.0. Comme expliqué plus haut, les différences entre ces versions reposent principalement sur leurs vitesses de transfert, ainsi que sur leur compatibilité avec un certain nombre de connecteurs.

	USB 1.0	USB 2.0	USB 3.1 Gen 1 (ex 3.0)	USB 3.1 Gen 2	USB 3.2	USB4
Logo
Vitesse de transfert	12 Mbit/s	480 Mbit/s	5 Gbit/s	10 Gbit/s	20 Gbit/s	40 – 80 Gbit/s
Types de connecteurs compatibles	A, B, Mini-A, Mini-B, Micro-A, Micro-B	A, B, Mini-A, Mini-B, Micro-A, Micro-B	A, B, Mini-B, Micro-B	A, C	C	C

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L’USB4 : place à la simplicité

Introduite depuis 2019, la norme USB4 adopte une terminaison plus simple. En effet, cette dernière rompt avec la tradition de son prédécesseur, puisqu’elle ne se nomme pas « USB 4.0 ». Elle ne s’encombrera pas en ce sens d’une nomenclature complexe. En plus d’être plus facile à appréhender pour le consommateur, l’USB4 offre évidemment de meilleures performances.

En effet, le dernier standard en date profite d’un débit théorique allant jusqu’à 40 Gbit/s, soit le double de ce que propose l’USB 3.2, et autant que le Thunderbolt 3. Les câbles USB fonctionnent sur deux canaux pour envoyer et recevoir des données, mais certains appareils peuvent utiliser les deux voies dans le même sens, notamment avec le protocole DisplayPort. En mode alternatif, le débit peut ainsi être doublé pour atteindre 80 Gbit/s, soit suffisamment pour alimenter un écran avec un flux vidéo en 8K HDR.

L’arrivée de l’USB4 2.0 en 2022 a permis de multiplier le débit par deux dans les deux sens. Ce qui signifie qu’il est possible de profiter d’un débit théorique allant jusqu’à 80 Gbit/s. En 2024, Microsoft a introduit la prise en charge de la dernière norme via une mise à jour pour Windows 11.

Si cette dernière était dans un premier temps destinée aux insiders, une mise à jour plus récente (la KB5034848) permet désormais à tous les utilisateurs de profiter de ce boost de débit. Il est toutefois nécessaire de disposer d’un périphérique USB4 ou Thunderbolt, ainsi que d’un PC compatible pour pouvoir en profiter. Pour le moment, seuls les ordinateurs équipés de processeurs Intel Core HX de 14ème génération sont concernés.

Concernant la bande passante maximale, cette dernière dépend bien entendu de l’appareil avec lequel on utilise le câble. Selon son implémentation, l’USB 4 est également compatible avec le Thunderbolt 3. La version 4 conserve par ailleurs le connecteur Type-C, ce qui lui assure une rétrocompatibilité avec les standards USB 3.1 et 3.2. Tous les connecteurs compatibles USB4 supportent également l’USB Power Delivery et peuvent ainsi offrir une charge rapide jusqu’à 100 W, voire jusqu’à 240 W pour charger les PC gaming.

L’USB4 offre par ailleurs une meilleure gestion des débits lorsqu’on l’utilise avec plusieurs flux simultanément. Dans le cas d’un flux vidéo et d’un flux de données, il est en mesure de réserver automatiquement le débit nécessaire à la vidéo, et d’allouer le reste au transfert de fichiers.

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🤔 Quelles différences entre Thunderbolt et USB ?

Même si elles utilisent le même connecteur USB-C, les technologies Thunderbolt 4 et USB4 ne sont pas tout à fait similaires. En effet, le standard Thunderbolt répond à des critères plus stricts. Ce dernier, créé par Intel et Apple en 2011, permet de transférer de grandes quantités de données, mais également de charger ou de connecter des appareils compatibles.

Cette technologie combine les caractéristiques des connecteurs PCI Express (PCIe) et DisplayPort (DP), en leur apportant encore plus de puissance, tandis que la connectivité PCIe (GPU, disques de stockage) n’est pas prise en charge par l’USB 3 et est en option pour l’USB4. La dernière norme USB4 est la seule à proposer des débits similaires au Thunderbolt 3/4, voire deux fois plus élevés depuis l’USB 4 2.0. Toutefois ces dernières sont loin d’être encore généralisées sur nos appareils.

Par ailleurs, les câbles et appareils compatibles Thunderbolt 4 requièrent des exigences minimales plus élevées que les câbles et appareils compatibles USB4, afin de garantir la meilleure expérience possible à l’utilisateur final, que cela soit pour le transfert de données, l’alimentation, ou encore le signal vidéo. Pour ce faire, la technologie répartit de manière dynamique la bande passante totale entre les données et la vidéo. Le Thunderbolt 4 permet de ce fait de diffuser des signaux vidéo sur deux écrans 4K à la fois, contre un seul pour l’USB4. Nous avons réuni les principales différences entre les deux normes dans le tableau suivant.

	USB4	Thunderbolt 4
Vitesses de transfert	20 – 40 Gbit/s	40 Go/s
Vitesses PCIe minimales	16 Gbit/s	32 Gbit/s
Vitesses de charge minimales – maximales	7,5 W – 100 W ou 240 W	15 W – 100 W
Nombre de moniteurs pris en charge	Un écran 4K	Deux écrans 4K (60 Hz) ou un écran 4K (120 Hz) ou un écran 8K (60 Hz)
Rétrocompatibilité	Oui (avec USB Type-C)	Oui (avec Thunderbolt 3)

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Notez toutefois que bien qu’un périphérique Thunderbolt soit en théorie plus puissant qu’un USB4, les appareils avec lesquels ces normes sont compatibles ne sont pas encore assez performants pour exploiter tout leur potentiel et permettre des échanges à si grandes vitesses. Si vous connectez un câble USB-C à un port Thunderbolt, ou un câble Thunderbolt à un port USB-C, vous bénéficierez de la vitesse de la norme la moins puissante, à savoir l’USB. Le seul moyen de différencier le Thunderbolt de l’USB, qui utilisent tous deux le même connecteur à 24 broches, est d’identifier le symbole de la foudre à proximité du port ou du connecteur.

Par ailleurs, un port Thunderbolt est plus coûteux à produire qu’un port USB4, car il doit être équipé d’une puce de contrôle et certifié par Intel. Grâce à la technologie Thunderbolt, il n’est pas non plus nécessaire de passer par des sources d’alimentation séparées, ce qui a pour avantage de faciliter la gestion des câbles. En effet, il est possible de connecter plusieurs appareils en chaîne (jusqu’à cinq) avec un seul port Thunderbolt. Vous pouvez par exemple connecter votre écran de PC à un disque dur externe, puis votre écran à votre PC ou Mac, par l’intermédiaire d’un seul câble.

⚡ Les différentes normes Thunderbolt

La technologie Thunderbolt en est actuellement à sa quatrième version. Lors de sa création en 2011, la première itération justifiait d’une vitesse de transfert maximale de 10 Gbit/s, soit le double de la bande passante de l’USB 3.0. La seconde version, apparue en 2013, a quant à elle doublé le débit en montant jusqu’à 20 Gbit/s. Ce fut ensuite au tour de la norme Thunderbolt 3 en 2015, qui permet des transferts allant jusqu’à 40 Gbit/s.

Sortie en 2020, la dernière version en date Thunderbolt 4, n’augmente pas les vitesses de transfert contrairement aux précédentes versions. Toutefois, elle permet d’envoyer des signaux vidéo vers un écran 8K, ce qui n’est pas le cas du Thunderbolt 3. La dernière norme prend également en charge un débit de données PCI Express de 32 Gbit/s, contre 16 Gbit/s pour la version précédente. Il est par ailleurs possible de connecter jusqu’à cinq appareils Thunderbolt ensemble. De plus, un seul port Thunderbolt 4 peut remplacer jusqu’à 12 ports.

Notez qu’il est également possible de connecter un adaptateur Thunderbolt 3 (USB-C) vers Thunderbolt et Thunderbolt 2, qui utilisent le Mini DisplayPort. De ce fait, vous pouvez par exemple connecter un disque dur externe Thunderbolt 2 à un port Thunderbolt 3. Toutefois, il n’existe pas d’adapteur qui permette de brancher des appareils Thunderbolt 1 et 2 sur un port Thunderbolt 4. Voici les principales différences entre les diverses versions.

	Thunderbolt	Thunderbolt 2	Thunderbolt 3	Thunderbolt 4
Vitesses de transfert	10 Gbit/s	20 Gbit/s	20 à 40 Gbit/s	40 Gbit/s
Vitesses de charge	10 W	10 W	15 W ou 100 W avec des connecteurs USB-C	100 W
Exigences minimales de vitesses PCle	10 Gbit/s	20 Gbit/s	16 Gbit/s	32 Gbit/s
Nombre de moniteurs pris en charge	Un écran Full HD	Un écran 4K	– Un écran 4K à 120 Hz – Deux écrans 4K à 60 Hz – Un écran 5K à 60 Hz	– Un écran 4K à 120 Hz – Deux écrans 4K à 60 Hz – Un écran 5K à 60 Hz – Un écran 8K à 60 Hz
Type de connecteur	Mini Display Port	Mini Display Port	USB-C	USB-C

Le Thunderbolt 5 a été annoncé par Intel en fin d’année 2023. Cette technologie offrira jusqu’à 80 Gbit/s de bande passante bidirectionnelle, soit deux fois plus que la génération précédente, et autant que l’USB 4 2.0. Elle pourra également offrir une vitesse de charge allant jusqu’à 240 W et diffuser des signaux vers deux écrans 8K, ou trois écrans 4K. Ceci dans le but de répondre aux besoins croissants des créateurs de contenu et des gamers.

Le Thunderbolt 5 pourra même pousser ses performances jusqu’à offrir une bande passante de 120 Gbit/s, lorsqu’elle détectera un volume élevé de trafic vidéo. La prochaine norme assurera par ailleurs la prise en charge de l’USB4 v2, du DisplayPort 2.1 et du PCIe Gen 4. Les premiers appareils équipés du Thunderbolt 5 devraient être lancés dans le courant de l’année.

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