Vous êtes perdu face aux spécifications USB ?

Mais sous le même logo USB se cachent aujourd'hui des connexions dont les performances varient considérablement. L'USB 2.0 atteint une vitesse maximale de 480 Mbit/s, tandis que l'USB 4, plus récent, peut transférer des données à 80 Gbit/s et, dans une configuration asymétrique particulière, même jusqu'à 120 Gbit/s dans un sens.

Cependant, le développement n'a pas été uniforme. Certaines générations ont apporté beaucoup aux utilisateurs, d'autres ont surtout constitué des périodes de transition techniques, et d'autres encore se sont fait davantage remarquer par un nouveau nom que par un véritable changement.

Si l'on devait classer les différentes étapes du développement de l'USB en fonction de leur impact réel sur l'utilisation des appareils, l'échelle serait bien différente d'une simple suite de chiffres.

USB 3.1 Gen 1 ou USB 3.2 Gen 1 : nouveaux noms, même vitesse

La période la moins passionnante de l'évolution de l'USB fut celle où la norme changeait constamment de nom. L'USB 3.0 d'origine, avec une vitesse de 5 Gbit/s, devint l'USB 3.1 Gen 1, puis l'USB 3.2 Gen 1. Pour l'utilisateur, cela ne changea pratiquement rien : la vitesse restait de 5 Gbit/s. La confusion s'accentua encore lorsque l'USB 3.2 fut introduit, regroupant trois classes de performance différentes sous une même appellation : 5, 10 et 20 Gbit/s. L'USB-IF (l'organisation responsable du développement, de la normalisation et de la promotion de la norme USB) commença donc par la suite à inciter les fabricants à indiquer clairement les performances réelles de leurs produits, par exemple USB 5 Gbit/s, USB 10 Gbit/s ou USB 20 Gbit/s.

Si un utilisateur remplaçait un périphérique USB 3.0 par un périphérique USB 3.2 Gen 1 en espérant des transferts plus rapides, il était déçu. Ce fut l'un des épisodes les plus frustrants de l'histoire de la norme USB.

L'USB 3.2 Gen 2×2 est une norme très rapide que le marché a failli ignorer.

L'USB 3.2 Gen 2x2 était bien plus intéressant sur le papier. Il utilisait deux connexions de 10 gigabits et portait la capacité totale à 20 Gbit/s, ce qui était suffisant pour les SSD externes très rapides. L'USB-IF a conçu l'USB 3.2 de manière à ce que l'USB-C puisse utiliser plusieurs voies de données simultanément.

Le problème était ailleurs. La prise en charge restait assez limitée. De nombreux ordinateurs portables sont passés directement du 10 Gbit/s au Thunderbolt ou à l'USB 4. Même en achetant un SSD externe de 20 gigabits, le connecteur USB-C ne garantit pas l'obtention de ce débit. C'est pourquoi l'USB 20 Gbit/s constitue aujourd'hui une étape intermédiaire quelque peu atypique. Technologiquement très utile, il n'a cependant jamais connu la généralisation que l'on aurait pu espérer compte tenu de ses performances.

USB 1.x – lent, mais sans lui, l'USB d'aujourd'hui n'existerait pas.

Revenons au début. Les premières versions de l'USB paraissent aujourd'hui presque risibles de lenteur. L'USB offrait 1,5 Mbit/s pour les périphériques les moins performants et 12 Mbit/s en mode pleine vitesse. Mais la vitesse n'était pas vraiment l'objectif principal de la première version de l'USB. Son but premier était de simplifier le câblage complexe des ordinateurs.

Avant l'USB, il existait les ports série classiques, les ports parallèles pour les imprimantes, le PS/2 pour les souris et les claviers, et divers ports propriétaires. L'USB a introduit une méthode de connexion des périphériques beaucoup plus universelle et, surtout, le concept du « plug and play ». De nos jours, 12 Mbps représentent une vitesse modeste, mais historiquement, la première version de l'USB a posé les fondements de la révolution qui a permis par la suite de connecter presque tous les appareils à un ordinateur.

L'USB 3.1 Gen 2 – 10 Gb/s reste très utile aujourd'hui.

Lorsque la vitesse est passée de 5 à 10 Gbit/s, la différence est devenue perceptible. La limite théorique d'une connexion 10 gigabits est de 1,25 Gbit/s, mais en pratique, avec de bons SSD externes, les transferts peuvent atteindre près d'un gigaoctet par seconde. Il s'agit donc d'une catégorie d'USB toujours très performante.

Pour un SSD externe, l'archivage de photos, les sauvegardes ou le transfert de plusieurs dizaines de gigaoctets de vidéo, une vitesse de 10 Gbit/s est généralement largement suffisante pour un utilisateur moyen. Si un SSD externe peut atteindre environ 1 000 Mo/s (ou 1 Go/s), il peut transférer 100 Go de données en moins de deux minutes dans des conditions optimales.

USB 3.0 – le moment où l'USB n'était plus seulement réservé aux périphériques

Le passage de l'USB 2.0 à l'USB 3.0 a représenté un bond considérable. La vitesse théorique maximale est passée de 480 Mb/s à 5 Gb/s, soit plus de dix fois supérieure. C'est à cette époque que les disques durs externes, les clés USB rapides et autres périphériques ont enfin bénéficié d'une connexion qui ne les ralentissait plus de manière aussi significative. Avec l'USB 2.0, le débit réel d'un disque dur externe était souvent limité à quelques dizaines de Mo/s. L'USB 3.0, en revanche, permettait théoriquement d'atteindre 625 Mo/s et est devenu par la suite suffisamment rapide pour les premières générations de SSD externes.

La rétrocompatibilité était également importante. Un ancien périphérique USB 2.0 pouvait toujours être branché sur un port USB 3.0 plus récent, et la connexion s'adapterait simplement au débit le plus lent.

USB4 – L'USB sert également à connecter les écrans, les périphériques PCIe et les stations d'accueil.

L'USB4 représente bien plus qu'une simple augmentation de la vitesse. Son architecture repose sur la technologie Thunderbolt, mise à disposition par Intel pour le développement de la norme, et l'USB4 peut acheminer dynamiquement plusieurs types de trafic sur une même connexion : données, vidéo DisplayPort et, dans certaines implémentations, trafic PCIe. La bande passante peut être allouée dynamiquement entre ces flux en fonction des besoins du périphérique.

Les premières versions de l'USB4 offraient respectivement des débits de 20 et 40 Gbit/s. La version 2.0 a porté cette limite à 80 Gbit/s et, pour certaines applications exigeantes en termes de débit unidirectionnel, notamment les écrans, une connexion asymétrique est possible avec 120 Gbit/s dans un sens et 40 Gbit/s dans l'autre. L'USB4 reste rétrocompatible avec les versions précédentes. Ceci permet déjà de connecter, via un seul câble, des stations d'accueil très performantes, des SSD NVMe rapides, plusieurs écrans haute résolution et d'autres périphériques.

L'USB4 présente toutefois un problème : la désignation USB-C ne précise pas la fonction du connecteur. L'USB-IF indique clairement que l'USB-C est différent de l'USB 3.2 et de l'USB4. L'USB-C décrit un connecteur physique. Un fabricant peut y intégrer l'USB 2.0, l'USB 3.2, l'USB4, l'alimentation (Power Delivery) ou diverses combinaisons de ces technologies.

Cela signifie que deux ports USB-C apparemment identiques peuvent offrir respectivement 480 Mbps ou 80 Gbps.

L'USB 2.0 est la génération qui a fait de l'USB une norme universelle

Non, nous n'avons pas oublié l'USB 2.0. Si l'on s'en tient aux seules spécifications, l'USB 4 aurait dû l'emporter. Mais si l'on considère son impact sur l'utilisation quotidienne, l'USB 2.0 bénéficie d'un héritage difficile à égaler. Introduit en 2000, il a multiplié par quarante la vitesse de 12 à 480 Mbit/s. Ce fut un bond en avant qui a transformé l'USB, d'un connecteur principalement destiné aux claviers, souris et périphériques similaires, en une interface pratique pour les disques durs externes, clés USB, imprimantes, lecteurs optiques, appareils photo, lecteurs audio et même interfaces réseau.

Plus impressionnant encore, l'USB 2.0 n'a pas disparu. Un quart de siècle plus tard, on le retrouve encore dans de nouveaux appareils. Un clavier, une souris ou une manette n'ont généralement pas besoin de centaines de gigabits de transfert de données ; 480 Mbps suffisent donc amplement. Il existe même des câbles et des périphériques USB-C qui utilisent physiquement le connecteur moderne, mais restent compatibles USB 2.0 en termes de débit de données. L'USB-IF autorise explicitement cette option.

L'USB-C représente peut-être le changement le plus important, mais il ne s'agit pas d'une nouvelle génération d'USB.

Il serait quasiment impossible d'ignorer l'USB-C dans l'histoire de l'USB, même s'il ne fait pas techniquement partie des générations. Les connecteurs précédents avaient une orientation bien définie. L'USB-C a éliminé cette contrainte, tout en rendant le même connecteur physique suffisamment flexible pour s'adapter aux téléphones, ordinateurs portables, écrans, SSD externes, stations d'accueil et chargeurs.

Avec la technologie USB Power Delivery, son rôle est devenu encore plus important. La spécification USB PD actuelle peut fournir jusqu'à 240 W de puissance via un câble USB-C compatible, alors qu'avant l'introduction de la plage de puissance étendue (Extended Power Range), la limite était de 100 W. Cela signifie que l'USB-C ne sert plus seulement à recharger les téléphones, mais peut également alimenter des ordinateurs portables de jeu performants et d'autres appareils.

Mais la flexibilité même du connecteur USB-C a engendré un nouveau problème. Un câble d'apparence identique à un autre peut ne prendre en charge que l'USB 2.0, offrir un débit de 80 Gbit/s, supporter une charge de 60 W ou 240 W, et transmettre des images, ou non.

C'est pourquoi il faut être particulièrement vigilant lors de l'achat d'un câble de nos jours. Sinon, on risque de se retrouver avec une charge réduite de moitié, voire un câble incapable de transférer des données.

Un transfert de données rapide ne signifie pas une charge rapide

L'une des idées fausses les plus répandues concernant l'USB-C est qu'un port de données puissant implique automatiquement une puissance de charge élevée. En réalité, la partie transmission de données et la technologie USB Power Delivery (alimentation) sont deux choses distinctes. L'USB-C définit principalement le port physique ; le fabricant détermine ensuite les normes de données et d'alimentation qu'il prendra en charge.

Il est donc possible d'avoir un câble USB-C qui ne transfère des données qu'en USB 2.0 à 480 Mbit/s, tout en prenant en charge l'alimentation USB. Inversement, il existe des câbles de données haut débit dont la puissance est limitée en fonction du câble, du chargeur ou de l'appareil. L'USB-IF souligne explicitement que les termes USB-C, USB4 et alimentation USB ne sont pas synonymes et que la forme du connecteur en elle-même ne confère aucune de ces fonctions.

L'alimentation USB a considérablement évolué. La norme USB PD 3.1 a étendu la limite précédente de 100 W à 240 W. Le système Extended Power Range a introduit des tensions plus élevées de 28, 36 et 48 V, permettant respectivement des puissances de charge de 140, 180 et jusqu'à 240 W.

L'USB-C n'est plus seulement un connecteur pour téléphones et ultrabooks fins. Avec une puissance allant jusqu'à 240 W, il alimente des ordinateurs portables performants, des écrans, des stations d'accueil et autres appareils qui, il y a encore quelques années, nécessitaient impérativement leur propre bloc d'alimentation.

Cependant, le câble pose à nouveau problème. Pour une puissance plus élevée, il doit répondre aux exigences appropriées et indiquer clairement ses capacités via une étiquette électronique (E-marker). L'USB-IF prévoit également l'étiquetage des câbles USB-C certifiés avec leur puissance, aujourd'hui principalement de 60 W ou 240 W, afin que l'utilisateur puisse plus facilement identifier son achat.

Concrètement, cela signifie que vous pourriez avoir deux câbles USB-C apparemment identiques sur votre bureau. Le premier serait un câble USB 2.0 lent, mais suffisant pour charger votre ordinateur portable. Le second offrirait un transfert USB 4.0 très rapide et une puissance élevée. Le troisième supporterait un transfert rapide, mais pas la puissance maximale.

USB4 ou Thunderbolt ? Quelle est la différence ?

De nos jours, les technologies USB4 et Thunderbolt sont si étroitement liées qu'il est facile de les confondre. Intel a contribué à la spécification du protocole Thunderbolt, qui a servi de base au développement de l'USB4. Par conséquent, l'USB4 utilise une architecture très similaire et peut transporter différents types de données sur une seule connexion, notamment les données USB, DisplayPort et PCI Express.

Cependant, USB4 et Thunderbolt ne correspondent pas à la même certification. La principale différence réside dans l'étendue des garanties offertes par chaque label. L'USB4 est une norme présentant différentes capacités et implémentations possibles. Par exemple, un appareil peut prendre en charge différents débits de données, et le fabricant doit clairement indiquer les capacités de chaque connecteur.

Thunderbolt, en revanche, est un ensemble de fonctionnalités plus précis, certifié par Intel. Par conséquent, avec un connecteur Thunderbolt certifié, l'utilisateur bénéficie généralement d'une connectivité plus fiable en matière de données, de vidéo et de PCIe.

Par exemple, Thunderbolt 4 offrait un débit de transfert de données maximal de 40 Gbit/s, mais Intel imposait également des exigences minimales pour certaines fonctionnalités de connecteurs. Thunderbolt 5 a considérablement relevé la barre. Il fournit une bande passante bidirectionnelle de 80 Gbit/s et, pour les flux vidéo exigeants, la fonction Bandwidth Boost permet de diriger trois canaux de connexion dans une direction, atteignant ainsi jusqu'à 120 Gbit/s dans un sens et 40 Gbit/s dans l'autre. Thunderbolt 5 est également basé sur USB 4.2, DisplayPort 2.1 et PCIe Gen 4.

Il est intéressant de noter que le développement de l'USB4 a abouti à des chiffres très similaires. La version 2.0 de l'USB4 permet un fonctionnement à 80 Gbit/s et son architecture prend en charge une allocation très flexible de la bande passante pour les données et l'affichage.

La meilleure clé USB n'est pas forcément la plus récente.

L'un des principaux atouts de l'USB est qu'une nouvelle génération ne rend pas une ancienne complètement obsolète. Pour un clavier, l'USB 2.0 reste suffisant. Pour un SSD externe classique, l'USB 10 Gbit/s est souvent tout à fait adapté. Si vous connectez un SSD NVMe rapide, plusieurs écrans et un réseau via une seule station d'accueil, l'USB 4.0 à 40 ou 80 Gbit/s devient nettement plus intéressant.

L'USB est passé de 1,5 Mbit/s à 80 Gbit/s en près de trente ans, mais son plus grand succès n'a pas été uniquement la vitesse. La clé résidait dans la possibilité pour les nouvelles générations de rester largement connectées aux anciennes.

S'il fallait désigner la génération la plus marquante en termes d'impact, l'USB 2.0 resterait la plus importante. L'USB 3.0 a considérablement accéléré le stockage externe, et l'USB 4 est en train de transformer l'USB en une connexion universelle pour les données, les écrans, les stations d'accueil et l'alimentation.