พอร์ต Thunderbolt คืออะไร ? และรู้จัก Thunderbolt 5 ที่มีแบนด์วิดท์สูงถึง 120 Gbps

พอร์ต Thunderbolt คืออะไร ?

หากกล่าวถึง "พอร์ตธันเดอร์โบลท์ (Thunderbolt Port)" อาจเป็นสิ่งที่คนส่วนใหญ่ไม่คุ้นชินกับมันมากนัก มันเป็นพอร์ตที่ทาง Intel ร่วมพัฒนากับ Apple แม้มันจะเปิดตัวมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2011 (พ.ศ. 2554) ทั้งที่คุณสมบัติการทำงานของมันมีประสิทธิภาพสูงกว่า พอร์ต USB มากนัก

แต่เนื่องจากในอดีต พอร์ต Thunderbolt มันมีใช้งานอยู่แค่ในอุปกรณ์จากค่าย Apple และ External SSD ระดับเรือธงเท่านั้น (อันที่จริง บริษัทอื่นถ้าอยากใช้งานก็ใช้ได้นะ แต่ต้องเสียค่าลิขสิทธิ์ในการใช้ ซึ่งไม่มีใครอยากจ่าย) ด้วยเหตุนี้เอง พอร์ต USB ซึ่งก็เป็นพอร์ตที่ทาง Intel เป็นคนพัฒนาเช่นกัน มันใช้งานได้ฟรี จึงได้รับความนิยมมากกว่า 

แต่หลังจาก Thunderbolt 3 เป็นต้นมา มันได้เปลี่ยนอินเทอร์เฟสของหัวเชื่อมต่อมาเป็นแบบ USB-C แถมในปัจจุบันนี้ ผู้ผลิตก็สามารถนำมันไปใช้ได้โดยที่ไม่ต้องเสียค่าลิขสิทธิ์แล้วด้วย ทำให้ในปัจจุบันนี้ มันได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น เราสามารถพบเห็นมันได้ในอุปกรณ์พกพาหลากหลายรุ่น ส่วนใน เครื่อง PC ก็ยังไม่เป็นที่แพร่หลายมากนัก ซึ่งก็มักพบเห็นได้เฉพาะใน แผงวงจรหลัก (Motherboard) ระดับเรือธงเท่านั้น

จุดเด่นของพอร์ต Thunderbolt ที่เป็นพอร์ตที่มีอัตราการส่งข้อมูล หรือ Bandwidth (แบนด์วิด) สูงมาก สามารถรับส่งสัญญาณภาพที่ความละเอียด และอัตรารีเฟรชเรตสูง สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าแรงดันสูง ทำให้ตัวอุปกรณ์ที่รองรับ Thunderbolt ไม่จำเป็นต้องเสียบปลั๊ก หรือหม้อแปลงเพิ่ม แม้ว่า USB-C เวอร์ชันล่าสุดก็ทำทั้งหมดที่ว่ามานี้ได้ แต่ประสิทธิภาพในการทำงานก็ยังต่ำกว่า 

ล่าสุดทาง Intel ได้ประกาศเปิดตัวมาตรฐาน Thunderbolt 5 ออกมาแล้ว มันได้รับการอัปเกรดคุณสมบัติการทำงานให้ดีกว่าเดิมหลายด้าน ซึ่งเราจะมาแนะนำให้อ่านกันในบทความนี้

พอร์ต Thunderbolt คืออะไร ? (What is Thunderbolt Port ?)

ก่อนจะไปทำความรู้จักกับเทคโนโลยีล่าสุดอย่าง Thunderbolt 5 ก็คิดว่ามาเริ่มเกริ่นเกี่ยวกับพอร์ต Thunderbolt กันก่อนสักเล็กน้อย เผื่อสำหรับคุณผู้อ่านที่ยังไม่รู้จักพอร์ตนี้

พอร์ต Thunderbolt เป็นฮาร์ดแวร์อินเทอร์เฟสที่บริษัท Intel เป็นผู้พัฒนาขึ้นมา โดยมีเป้าหมายเพื่อเอาไว้ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ เข้ากับคอมพิวเตอร์ ซึ่งก็มีวัตถุประสงค์ที่ไม่แตกต่างจากพอร์ต USB เพียงแต่ว่ามันถูกสร้างขึ้นมาให้มีความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงกว่า ทำให้รองรับอุปกรณ์ได้หลากหลายกว่า ยกตัวอย่าง การ์ดจอที่ต่อแบบภายนอก (eGPU) ที่พอร์ต USB ไม่มีแบนด์วิดเพียงพอต่อการทำงาน ก็จำเป็นต้องใช้ Thunderbolt เท่านั้น เป็นต้น

ใน Thunderbolt เวอร์ชัน 1 และ 2 ทาง Intel ได้เลือกใช้หัวเชื่อมต่อแบบ Mini DisplayPort ในการทำงาน ก่อนที่จะเปลี่ยนเป็น USB-C ตั้งแต่ Thunderbolt 3 เป็นต้นมา

ภาพจาก : https://www.tonetron.com/nd.jsp?id=20

แน่นอนว่า เมื่อ Thunderbolt เป็นเทคโนโลยีที่ Intel และ Apple ร่วมกันพัฒนาขึ้นมา ส่วนใหญ่มันจึงมีใช้งานแค่บนคอมพิวเตอร์ที่ใช้ชิปของ Intel และอุปกรณ์ของ Apple เท่านั้น แม้ในปัจจุบันนี้จะเป็น Royalty-Free ใช้งานได้โดยไม่ต้องจ่ายค่าลิขสิทธิ์ แต่สุดท้าย อย่างไรมันก็เป็นเทคโนโลยีของ Intel มีเงื่อนไขข้อกำหนดฮาร์ดแวร์ที่สูง ทำให้ส่วนใหญ่ไม่เลือกใส่มา เราจะเจอแต่ USB4 เสียมากกว่า มีคอมพิวเตอร์ของ AMD เพียงไม่กี่รุ่นเท่านั้น ที่ใส่พอร์ต Thunderbolt มาให้ด้วย

ความพิเศษของพอร์ต Thunderbolt ที่ทำให้มันพิเศษกว่า USB เริ่มเห็นได้ชัดตั้งแต่ Thunderbolt 4 ที่มีความต้องการขั้นต่ำของระบบค่อนข้างสูง โดยคอมพิวเตอร์ที่ใช้พอร์ต USB4 มีข้อกำหนดแค่เพียงว่าต้องรองรับแบนด์วิดอย่างน้อย 20 Gbps ไม่จำเป็นต้องรองรับคุณสมบัติ Power Delivery (PD) ก็ได้ แต่มันก็สามารถมีแบนด์วิดสูงถึง 40 Gbps และรองรับ PD ได้เช่นกัน จะสังเกตได้ว่า USB4 ค่อนข้างมีความยืดหยุ่น แต่สำหรับ Thunderbolt 4 ถ้าจะผ่านการรับรอง จะบังคับเลยว่าตัวพอร์ตต้องรองรับ 40 Gbps, PD และ PCIe สำหรับ eGPU ด้วย ดังนั้น ถ้าเห็นพอร์ต USB4 เราก็ต้องไปสืบข้อมูลต่อว่าสเปคเป็นแบบไหน ? แต่ถ้าพอร์ตเป็น Thunderbolt 4 ก็รับประกันได้ทันทีว่า พอร์ตดังกล่าวจะทำอะไรได้บ้าง ?

พอร์ต Thunderbolt 5 มีอะไรใหม่ ? (What's new in Thunderbolt 5 Port ?)

Thunderbolt 5 มีความเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในด้านเทคโนโลยี โดยแบนด์วิด (Bandwidth) ไม่เพียงเพิ่มขึ้นถึง 2 เท่า แต่ยังเพิ่มระบบจัดการแบนด์วิดให้เหมาะสมกับสถานการณ์ต่าง ๆ เข้ามาด้วย ความเปลี่ยนแปลงที่น่าสนใจ ประกอบไปด้วย

80 Gbps Bi-Directional Bandwidth หรือ 120 Gbps Uni-Directional

กล่าวได้ว่า นี่เป็นคุณสมบัติที่ได้รับการยกเครื่องครั้งใหญ่ โดยแบนด์วิดได้เพิ่มขึ้นถึง 2 เท่า จาก 40 Gbps เป็น 80 Gbps ในการทำงานแบบ Bi-Directional Bandwidth (ส่งข้อมูล 2 ทิศทาง พร้อมกันทั้งขาเข้า-ขาออก) นั่นหมายความว่า Thunderbolt 5 จะมีเลนสำหรับข้อมูลอยู่ 4 เลน แต่ละเลนรองรับความเร็วได้ถึง 40 Gbps โดยในการตั้งค่าแบบมาตรฐาน จะมี 2 เลน ที่ส่งข้อมูลในทิศทางเดียวกัน ทำให้มีแบนด์วิดรวมอยู่ที่ 80 Gbps

อย่างไรก็ตาม Thunderbolt 5 จะสามารถปรับแต่งค่าการทำงานให้เหมาะสมกับสถานการณ์ต่าง ๆ ได้ อย่างเช่น เมื่อใช้มันในการเชื่อมต่อกับจอภาพที่มีความละเอียดสูง ตัวเลนจะปรับค่าใหม่แบบ Dynamic ด้วยการใช้ 3 เลน ในการส่งข้อมูลแบบ Uni-Directional (ส่งข้อมูลแบบทิศทางเดียว) ทำให้ได้แบนด์วิดถึง 120 Gbps โดยที่ยังเหลือ 1 เลน 40 Gbps ไว้ใช้งานแบบ Bi-Directional 

ภาพจาก : https://www.xda-developers.com/thunderbolt-5/

ขีดจำกัดของแบนด์วิดแบบใหม่นี้ยังรองรับกับสาย Thunderbolt 4 ได้ด้วย โดยใช้ได้แม้กระทั่งกับสายแบบ Passive ที่ความยาวไม่เกิน 1 เมตร ดังนัhน ตราบใดที่อุปกรณ์รองรับ Thunderbolt 5 จึงไม่ต้องกังวลเรื่องสายที่ใช้เลย

FYI

สาย Thunderbolt  จะมีอยู่ 2 ชนิด คือ แบบ Active กับแบบ Passive แตกต่างกันดังนี้

	ความเร็วในการส่งข้อมูล	ความยาวสาย
สาย Thunderbol แบบ Passive	40 Gbps 20 Gbps	สั้นกว่า 0.8 เมตร ยาวกว่า 0.8 เมตร
สาย Thunderbol แบบ Active	40 Gbps	สูงสุด 2 เมตร

อันที่จริง การเพิ่มประสิทธิภาพของแบนด์วิดจะเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ที่ใช้ USB4 เวอร์ชัน 2.0 ด้วย แต่อย่างที่เราได้อธิบายไปในช่วงต้นของบทความ ว่าสเปคของ USB นั้นมีความยืดหยุ่น ทำให้ถึงแม้ USB4 2.0 จะสามารถส่งข้อมูลได้เร็วสูงสุดถึง 80 Gbps ในการทำงานแบบ Bi-Directional แต่อาจจะเป็นเรื่องยากที่จะตรวจสอบว่าอุปกรณ์ที่รองรับ USB4 ของคุณนั้นจะมีความเร็วเท่าไหร่

รองรับการทำงานกับ DisplayPort, PCI Express และ USB เวอร์ชันใหม่

เมื่อแบนด์วิดสูงขึ้น Thunderbolt 5 จึงสามารถรองรับการทำงานร่วมกับ DisplayPort, PCIe และ USB เวอร์ชันใหม่ได้ด้วย ไม่ว่าจะเป็น DisplayPort 2.1 ที่สามารถส่งสัญญาณภาพที่ ความละเอียด 8K (60 Hz) โดยไม่ต้องใช้เทคนิคบีบอัด Stream Compression หรือ Chroma subsampling เข้ามาช่วย อย่างไรก็ตาม Thunderbolt 5 ยังมีสิ่งที่ทำได้เหนือกว่า DisplayPort 2.1 อยู่อีก คือมันรองรับการต่อหน้าจอ ความละเอียด 4K (144 Hz) ได้พร้อมกันถึง 3 หน้าจอ หรือหน้าจอ ความละเอียด 6K พร้อมกัน 2 หน้าจอ

ในส่วนของ PCIe ตัว Thunderbolt 5 ก็รองรับแบนด์วิดเพิ่มขึ้นถึง 2 เท่า ช่วยให้หน่วยความจำภายนอก (Externak Storage) หรือการส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายด้วยสาย Thunderbolt ทำได้เร็วขึ้น โดย Thunderbolt เวอร์ชันปัจจุบัน ตัว SSD รองรับความเร็วสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 2,800 MB/s แต่ด้วย Thunderbolt 5 จะทำได้ถึง 5,600 MB/s (ในทางทฤษฏี) ซึ่งเป็นความเร็วเฉลี่ยที่เทียบเท่ากับ Internal SSD ในปัจจุบันนี้ รวมไปถึงการทำงานของ eGPU ด้วย ที่จะรองรับกราฟิกได้ดียิ่งกว่าเดิม

สุดท้ายนี้ Thunderbolt 5 ยังรองรับ USB Data Tunneling Protocol เวอร์ชันล่าสุดอย่าง USB 3.2 Gen 2x2 ที่มีแบนด์วิด 20 Gbps ได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม จุดนี้ไม่มีการกำหนดความต้องการขั้นต่ำ เนื่องจาก USB 3.2 Gen 2x2 ไม่เป็นที่แพร่หลายมากนัก เป้าหมายในการใช้งานจึงอยู่ที่ USB 3.2 Gen 2 หรือ 10 Gbps เท่านั้น

ภาพจาก : https://www.xda-developers.com/thunderbolt-5/

จ่ายพลังงานได้สูงกว่า

ในด้านการจ่ายพลังงาน จากเดิมที่ตัวคอมพิวเตอร์จะต้องรองรับการชาร์จขั้นต่ำ 100W ในการชาร์จแบตเตอรี่ผ่านพอร์ต Thunderbolt 4 และสามารถชาร์จได้เร็วสุดที่ 140W พอมาเป็น Thunderbolt 5 มันได้มีการปรับความต้องการขั้นต่ำเป็น 140W นั่นช่วยรับประกันได้ว่าการชาร์จแบตเตอรี่ผ่าน USB-C จะทำได้เร็วมากขึ้น

นอกจากนี้ ในส่วนของกำลังไฟสูงสุด Thunderbolt 5 ก็ทำได้ถึง 240W ช่วยให้พวกโน้ตบุ๊กเกมมิ่งไม่ต้องพึ่งพาอะแดปเตอร์ชาร์จอีกต่อไป เหมือนอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

ภาพจาก : https://www.xda-developers.com/thunderbolt-5/

Backward Compatible 

Thunderbolt 5 รองรับการทำงานแบบ Backward Compatible ด้วย นั่นหมายความว่าอุปกรณ์ Thunderbolt 4 ที่มีอยู่ในปัจจุบัน จะสามารถทำงานร่วมกับ Thunderblot 5 ได้ทันที แต่แน่นอนว่าจะใช้งานได้ตามสเปคของ Thunderbolt 4 เท่านั้น 

เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่าง พอร์ต Thunberbolt 5, 4 และ USB4 2.0 (Thunderbolt 5, Thunderbolt 4 and USB4 2.0 Ports Comparisons)

ความเป็นมาของ พอร์ต Thunderbolt (History of Thunderbolt Port)

ในงาน Intel Developer Forum (IDF) ที่ถูกจัดขึ้นในปี ค.ศ. 2009 (พ.ศ. 2552) บริษัท Intel ได้เปิดตัวเทคโนโลยี "Light Peak" โดยเครื่องต้นแบบที่ใช้ในการสาธิต เป็นการเอาแผงวงจรหลักของ Mac Pro มาดัดแปลง เพื่อสตรีมวิดีโอความละเอียด Full HD  2 ตัวพร้อมกันจากไดร์ฟเก็บข้อมูลที่อยู่ห่างออกไปผ่านสาย Optical ความยาว 30 เมตร ที่ถูกดัดแปลงหัวเป็นพอร์ต USB ในเวลานั้น Intel ได้ประกาศว่าเทคโนโลยีนี้มีความเร็วสูงถึง 10 Gbit/s และเมื่อพัฒนาสำเร็จจะทำได้ถึง 120 Gbit/s

ในวันที่ 4 พฤษภาคม ค.ศ. 2010 (พ.ศ. 2553) Intel ได้นำโน๊ตบุ๊คที่มีพอร์ต Light Peak มาเปิดตัว เพื่อแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้สามารถย่อขนาดให้เล็กลงพอที่จะใส่ในอุปกรณ์ขนาดเล็กได้แล้ว ในปีเดียวกัน ก็มีผู้ผลิตหลายรายนำเครื่องต้นแบบที่รองรับ Light Peak ออกมาจัดแสดง

ภาพจาก : https://www.zdnet.com/article/intel-light-peak-a-tech-guide/

อย่างไรก็ตาม ภายหลังทาง Intel ได้ตัดสินใจเปลี่ยนจากสาย Optocal มาเป็นสายทองแดงแทน เพื่อลดต้นทุน และเพิ่มคุณสมบัติในการจ่ายพลังงานไฟฟ้า โดยตั้งเป้าเอาไว้ว่าจะให้สายชนิดนี้เป็นสายแบบครอบจักรวาล อุปกรณ์คอมพิวเตอร์จะไม่จำเป็นต้องเสียบปลั๊กไฟแยกอีกต่อไป พร้อมทั้งประกาศว่าสายชนิดใหม่นี้จะมีความทนทานสูงมาก สามารถถอดเสียบใหม่ได้มากกว่า 7,000 ครั้ง ทนแต่แรงดึงแบบชักกะเย่อระหว่างคนสองคนได้สบาย

ในเดือนมกราคม ค.ศ. 2011 (พ.ศ. 2554) ทาง Intel ก็ได้ประกาศเปิดตัวมาตรฐานใหม่นี้อย่างเป็นทางการในชื่อใหม่ว่าพอร์ต Thunderbolt และ Apple ก็ได้เข้าไปเจรจาเพื่อนำพอร์ตนี้มาใส่ในอุปกรณ์ MacBook Pros ของตนแทนพอร์ต Firewire ที่ใช้อยู่เดิม อย่างไรก็ตาม Thunderbolt บน Mac ไม่ได้ใช้พอร์ต Optical แต่เป็น MiniDisplayPort แทน อย่างไรก็ตาม มันก็ยังทำงานได้เร็วมาก รองรับการต่อหน้าจอ และรับสัญญาณ PCIe

หลังจากนั้น พอร์ต Thunderbolt ก็ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แต่ทว่าไม่ใช่ในฐานะของพอร์ตที่จะมาแทนที่ USB มันเป็นทางเลือกสำหรับผู้ใช้ Mac ที่ต้องการเชื่อมต่อด้วยความเร็วสูงเป็นพิเศษที่ USB ไม่สามารถตอบโจทย์ได้มากกว่า ในเวลานั้น ถึงแม้ USB 3.0 จะมีความเร็วช้ากว่า Thunderbolt มาก แต่มันมีราคาถูก และใช้งานอย่างแพร่หลาย Thunderbolt จึงไม่แพร่หลายเท่าไหร่นัก

แต่ในปัจจุบันนี้ หลังจากที่ Thunderbolt เปลี่ยนมาใช้พอร์ต USB-C และไม่เสียค่าลิขสิทธิ์ในการใช้งาน ความนิยมของมันก็เพิ่มมากขึ้น เราจึงสามารถเห็นพอร์ตนี้ในอุปกรณ์ที่ไม่ใช่ Mac มากขึ้นกว่าแต่ก่อน

ข้อดี-ข้อเสียของพอร์ต Thunderbolt

ข้อดี