USB4 v2 Asymmetric Mode 120Gbps (2023)（ユーエスビーフォーブイツーエイシメトリック）

概要

USB4 v2 (USB4 2.0) において導入された「Asymmetric Mode」は、通信路の帯域配分を固定的な対称型から、用途に応じた非対称型へと柔軟に切り替える技術です。従来のUSB4規格では、送信（Upstream）と受信（Downstream）の両方向に等しい帯域（各40Gbps）が割り当てられていましたが、これでは高解像度ディスプレイへの膨大な映像データの転送においてボトルネックが生じます。

このモードでは、物理的なレーン構成を維持しつつ、論理的なデータフローを一方に偏らせることで、下り方向に最大80Gbpsの帯域を確保します。これにより、合計120Gbpsという驚異的なスループットを実現しました。技術的なブレイクスルーとして、信号密度を高める「PAM3（3値変調）」が採用されており、従来のNRZ方式（2値変調）に比べて、銅線PCBの物理的限界に近い周波数帯域でも、ノイズ耐性を維持しながら効率的なデータ伝送を可能にしています。

スペック表

比較表: USB世代別通信特性

関連用語との違い

USB4 v1 vs USB4 v2 (Asymmetric Mode)

v1は双方向の帯域が均等（40Gbpsずつ）であることを前提としており、映像伝送時に上り側の帯域を使い切れないという非効率さがありました。v2のAsymmetric Modeは、この余剰な上り帯域を下りに「融通」させることで、単なる速度向上以上の意味を持ちます。

Thunderbolt 5 との関係

Thunderbolt 5はUSB4 v2の仕様をベースにIntelが策定した規格であり、本Asymmetric Mode（120Gbps）の実装を包含しています。ユーザー視点では、Thunderbolt 5対応デバイスを使用することで、この非対称モードによる恩恵を最も直接的に享受できます。

PAM3 (Pulse Amplitude Modulation 3-level)

従来のNRZ方式が「0」と「1」の2値で信号を表すのに対し、PAM3は3つの電圧レベルを用いることで、一度の信号周期でより多くのビット情報を伝送します。これにより、物理的な周波数を極端に上げることなく、帯域幅の拡大を実現しています。

FAQ

Q1. 従来のUSB-Cケーブルはそのまま使えますか？

基本的にはType-Cコネクタの形状としての互換性は維持されていますが、120Gbpsの非対称モードをフルに活用するには、USB4 v2またはThunderbolt 5に対応した「高帯域対応ケーブル」が必要です。従来の40Gbps用ケーブルでは、物理的な信号減衰により性能を発揮できない可能性があります。

Q2. なぜ上り（送信）の帯域は増やさないのですか？

ディスプレイへの映像出力（下り）に比べ、PCから周辺機器へのデータ送信（上り）は、マウスやキーボード、あるいはストレージ操作などの用途が多く、80Gbpsもの上り帯域を必要とするケースは極めて稀だからです。限られた物理リソースを最も需要の高い方向に集中させるのが本技術の目的です。

Q3. このモードが普及すると、PC環境はどう変わりますか？

単一のケーブルで、超高解像度モニター（8K）と高速ストレージ、さらには高リフレッシュレートのゲーミングデバイスを同時に接続しても、帯域不足による遅延や画質低下が発生しにくくなります。これにより、デスクトップ級の性能を持つモバイルワークステーションの構築が容易になります。