Thunderbolt 4 und USB 4: Das sind die Unterschiede, das bietet Apple

Mit Thunderbolt verbinden manche Mac-Anwender gemischte Gefühle. Die mit dem Macbook Pro 2011 eingeführte Schnittstelle ist leistungsfähig und komfortabel, war im Laufe der Zeit aber immer wieder die Ursache von Kompatibilitätsproblemen. So brachte der Wechsel zu Thunderbolt 3 mit der USB-C-Buchse eine neue Steckverbindung und man bekam teilweise Probleme mit teurer Thunderbolt-Peripherie, benötigte ständig Adapter und neue Kabel.

Das soll sich mit USB 4 ändern: Die neuen Macs bieten neben Thunderbolt 3 nun auch den noch wenig vertrauten Standard USB 4. Letzterer bringt allerdings weit weniger als mancher hoffte und Thunderbolt 4 bleibt überraschend vorerst der Mac-Plattform vorenthalten. Dies hat aber eine ganze Reihe von Gründen.

Das bietet Thunderbolt 4

Viele hatten erwartet, neue Macs würden Thunderbolt 4 unterstützen. Thunderbolt 4 ist eine direkte Weiterentwicklung von Thunderbolt 3 durch Intel und garantiert deutlich höhere Leistung. Wichtigste Neuerung: Das nur von Intel zertifizierbare neue Protokoll unterstützt Monitore mit bis zu 8K und eine Datenrate von 32 GBit/s (Thunderbolt 3 nur 16 Gbit/s). Displayport 1.4 statt 1.2 wird ebenfalls unterstützt. Interessant sind auch neue Thunderbolt-4-Peripheriegeräte. Docks mit dieser Technologie können erstmals bis zu vier Thunderbolt-Ports bereitstellen. Sind Monitor, Tastatur und Computer per Dock verbunden, kann man den Computer per Tastatur aus dem Ruhezustand aufwecken. Auch die Sicherheit wurde erhöht, per VT-d basiertem DMA-Schutz werden Anfragen von externen Geräten umgeleitet und geprüft (gegen Angriffe wie Thunderspy ). Macs mit Thunderbolt 4 gibt es allerdings bisher nicht, dabei war Apple die letzte Dekade der eifrigste Verfechter von Thunderbolt.

Thunderbolt 4 nur bei Intel-Notebooks

Thunderbolt 4 bieten aktuell nur Windows-Notebooks wie das LG Gram und erst Mainboards, die auf Intels neuester elfter Core-i-Generation Tiger Lake basieren. Eigenständige Thunderbolt-4-Controller gibt es ebenfalls nur von Intel, Mainboard mit Thunderbolt 4 sind noch selten. Erstmals sollen übrigens Chromebooks von Thunderbolt profitieren. Der große Unterschied zu Thunderbolt 3: Damals mussten die Notebookhersteller noch eine Gebühr zahlen und einen zusätzlichen Controller verbauen – bei Tiger Lake ist dieser bereits integriert und verursacht keine zusätzlichen Kosten. Für die Windows-Welt ist dies aber diese neue Thunderbolt-Unterstützung aber eher ein Randthema und in der Berichterstattung zu den neuen Geräten wird Thunderbolt 4 allenfalls am Rande erwähnt.

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Kein Thunderbolt 4 bei neuen Macs

Beim Erscheinen der neuen ARM-Macs mit M1-CPU und waren viele anfangs verunsicher, welche Standards nun unterstützt werden. Die missverständliche Bezeichnung „Thunderbolt / USB 4“ sorgte zusätzlich für einige Unsicherheit. Die neuen Geräte unterstützen laut Apples Datenblättern USB 4, aber nur Thunderbolt 3 statt Thunderbolt 4. Und nur noch zwei Buchsen stehen zur Verfügung, hatten doch etwa die Intel-Macbook Pro bis zu vier Schnittstellen und der Mac Mini ebenso!

Sogar das Zerlegen sorgte für neue Fehleinschätzungen. Apple verbaut in den Geräten zwar einen Thunderbolt-4-“Purifier“, das ist aber nur ein Zwischen-Adapter. Zuständig für die Thunderbolt-Unterstützung ist dagegen der Thunderbolt-Controller, der bei den neuen Macs fester Bestandteil des M1-Chips ist. Statt um einen Thunderbolt-4-Controller handelt es sich aber nur um ein Thunderbolt-3-Model.

Zwei Monitore oder doch nicht?

Ein Macbook an zwei Monitore anzuschließen ist längst kein Sonderfall mehr. So ist es für viele überraschend, dass Macbook Air M1 und Macbook Pro M1 zwar 6K-Monitore ansteuern können, was aber auf nur einen Monitor begrenzt ist. Ein Sonderfall ist der Mac Mini M1: Man kann hier zwar zwei Monitore nutzen, aber nur wenn man einen Monitor per Thunderbolt/USB-C und einen über die zusätzlich vorhandene HDMI-Schnittstelle anschließt. Diese fehlt bei den Macbooks.

Ein Notebook oder PC mit Thunderbolt 4 kann dagegen über ein einziges Thunderbolt-4-Kabel zwei Monitore anbinden.

USB 4 aber Thunderbolt 3

Etwas enttäuschend ist die neue USB-4-Unterstützung, die Apple bei den neuen M1-Macs bietet. Apple ist der erste Hersteller, der diese neue Bezeichnung wählt. Der neue Standard der USB Promoter Group ist nicht nur einfach der Nachfolger von USB 3.1. USB 4 kombiniert sowohl mit USB 3.1 als auch optional Thunderbolt 3 und kann (muss aber nicht) vergleichbare Geschwindigkeiten und Funktionen bringen. Der Hintergrund ist, dass Intel keine Lizenzgebühren für seinen Thunderbolt-Standard mehr beansprucht und USB 4 für weniger Verwirrung bei den Kunden sorgen soll.

USB 4 setzt USB-C als Port zwingend voraus und unterstützt Datenübertragungsraten von bis zu 40 Gbit/s. Außerdem ist per USB-C das Aufladen von Geräten mit bis zu 100 Watt per USB Power Delivery möglich. Das ist aber kein Zwang: Der größte Unterschied zu Thunderbolt 4 ist, dass viele Funktionen wie Unterstützung von PCI Express oder die maximal möglichen 40 Gbit/s nur optional sind, selbst wenn ein Rechner nur Datentransferraten von 10 Gbit/s per USB bereitstellt, wird dies vom Standard akzeptiert. Auch Apples neue Macs können nur 10 Gbit/s per USB übertragen, obwohl schon über USB 3.2 Gen 2×2 Transferraten von 20 Gbit/s möglich waren.

Display Port 2.0 wird von USB 4 ebenso geboten und ermöglicht sogar 8K-Displays. Ein Vorteil gegenüber Thunderbolt 3: Es wird erstmals eine Hub-Topologie unterstützt – also mehrere Geräte können an einzelne Schnittstellen angesteckt werden, bei Thunderbolt 3 stand nur Daisychaining zur Verfügung.

Kompatibilität mit Thunderbolt 3 ist außerdem nur für USB 4-Hubs und Docks vorgeschrieben. Das bedeutet, dass USB-4-Docks auch Thunderbolt-3-Geräte unterstützen. Bei Notebooks und Smartphones sowie Peripherie bleibt die Kompatibilität mit Thunderbolt dagegen dem Hersteller überlassen.

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Thunderbolt-4-Dock

Sie ärgern sich, dass der neue Mac Mini M1 nur noch zwei Thunderbolt-Schnittstellen hat? Thunderbolt-4-Zubehör ist noch rar, die drei ersten Thunderbolt-4-Docks sind aber schon erhältlich. Bei Alternate gibt es etwa zwei OWC-Docks , auch ein Modell von Kensington ist bestellbar. Etwas eingeschränkt ist die Kompatibilität: Will man die größte Neuerung dieser Docks nutzen, drei zusätzliche Thunderbolt-Schnittstellen, muss man Big Sur ab Version 11.1 nutzen. Hier hat Apple offenbar erst mit dem Update 11.1 die Unterstützung nachgeliefert. Praktische Erfahrungen mit den neuen Docks liegen uns aber bisher nicht vor. Für 150 Euro erhalten Sie vier zusätzliche Schnittstellen: Das neue OWC Hub (OWCTB4HUB5P) bietet eine moderne USB-Schnittstelle (USB-C 3.2 Gen 2 (10 Gbit/s) und üppige vier Thunderbolt-4-Schnittstellen. Bis zu 60 Watt bei der Aufladung werden unterstützt. Insgesamt 11 Standardschnittstellen liefert das größere Modelle für knapp 250 Euro. Hier erhält man zusätzlich Kartenleser, Ethernet, USB-A und Kopfhörer-Buchse. Außerdem stehen bis zu 90 Watt zur Verfügung.

©OWC

Größter Vorteil ist die Unterstützung mehrerer Thunderbolt-Geräte ohne eigene  Stromversorgung. Man kann beispielsweise drei externe Thunderbolt-SSDs anschließen, M1-Macbooks können allerdings per Dock nur einen externen Monitor ansteuern.

Für 379 Euro ist etwa bei Alternate auch das Kensington SD5700T Thunderbolt zu haben. Geboten werden Kopfhörer/Mikrofon-Kombi-Anschluss, Ethernet, vier Thunderbolt 4-Schnittstellen und vier USB-A-Ports. Interessant: Auch hier wird bei M1-Macbooks nur ein Display unterstützt. Stattdessen empfiehlt Kensington seine DisplayLink-Dockingstation auf USB-C- oder USB-A-Basis. Eine weitere Dockingstation hat neben Lenovo außerdem Razer angekündigt, das Thunderbolt-4-Dock Chroma, das sich aber wohl vorrangig an Windows-Nutzer richtet.

Thunderbolt-4-Monitore

Auch einige neue Thunderbolt-Monitore kommen auf den Markt, eines der neuen Modelle ist etwa der Lenovo ThinkVision P40w. Der 40-Zoll-Monitor bietet ein integriertes Thunderbolt-4-Dock und kann mit einem Thunderbolt-Kabel zusätzliche USB- und eine Ethernet-Schnittstelle bereitstellen. Über die Mac-Kompatibilität ist aber bisher nichts bekannt.

Ein Blick zurück: Thunderbolt 1 und Thunderbolt 2: Besser als USB aber viel teurer

Das von Intel und Apple gemeinsam entwickelte Thunderbolt war vor allem eine schnellere Alternative zu USB 3.0, das zeitgleich auf der Windows-Plattform längst Standard war. Allerdings verzichtete Apple selbst 2011 bei seinen Macs noch auf USB-Schnittstellen mit USB-3.0-Standard. Mac-Anwender mussten bei USB-3.0-Festplatten mit lahmen Datentransferraten leben, was erst in den folgenden Jahren endete. Die Steckerverbindung von Thunderbolt 1 und 2 basiert auf dem Monitorstandard Displayport und ermöglicht mit Adaptern oder einem Dock auch den direkten Anschluss von Displayport-Monitoren.

So unterscheiden sich M1- und Intel-Macs

Die Vorteile von Thunderbolt waren vor allem die Verbindung einer Monitor- und Datenschnittstelle in einem Kabel. Der Anschluss eines Monitors nur per USB war dagegen nur mit zusätzlicher Hardware möglich. Angesichts eines kleinen Mac-Markatanteils war Thunderbolt-Peripherie aber oft fast schon lächerlich teuer. Höhere Datenraten von bis zu 20 Gbit/s statt 10 Gbit/s brachte dann Thunderbolt 2, das erstmals mit dem Mac Pro 2013 vorgestellt wurde.

Thunderbolt 3: Besser als USB?

Ab 2015 kam dann Thunderbolt 3 und der Wechsel zur USB-C-Buchse. Das war praktisch aber auch verwirrend, da erstmals USB- und Thunderbolt-Geräte die gleiche Schnittstelle aufwiesen. Thunderbolt-Kabel sind sofort an einem kleinen Blitz-Symbol zu erkennen, das gilt auch für Thunderbolt-Peripherie. Die Datenrate verdoppelte sich auf 40 Gbit/s, hier wurde der neue Standard PCI-Express 3.0 unterstützt. Per Thunderbolt 3 kann ein 5K-Monitor wie der LG Ultrafine angesteuert werden. Als Displays können außerdem bis zu zwei 4K oder – mit Kanalbündelung – ein 5K-Monitor mit Displayport genutzt werden. Möglich machen dies so genannte Display-Port 1.2-Kanäle: Thunderbolt 3 unterstützt bis zu acht Kanäle, was genügend Bandbreite für 5K oder gar 6K liefert.

Ein Nachteil war bei den ersten Thunderbolt-3-Festplatten die fehlende Abwärtskompatibilität. Eine Thunderbolt-SSD wie die Samsung Portable SSD X5 kann man dadurch nicht an einem Windows-PC nutzen, der USB-C aber keine Thunderbolt-Unterstützung bietet. Dies ermöglichen erst neuere Chips (JHL7440), wie sie die Lacie Rugged SSD Pro nutzt.

Unsere Meinung

Aktuell ist Apple offenbar der Ansicht, auf Thunderbolt 4 oder zumindest die Zertifizierung durch Intel verzichten zu können. Ein Problem für die meisten Anwender ist schließlich weniger das Protokoll als fehlende Treiber. Manche Thunderbolt-3-Peripherie wie externe Grafikkarten werden auf ARM-Macs noch gar nicht unterstützt. Die kommenden Pro-Modelle von Apple werden hier aber für mehr Klarheit sorgen.