Thunderbolt 4 en USB4 delen dezelfde fysieke laag specificatie, beide verwijzend naar TBT4, en hebben theoretisch dezelfde snelheidscompatibiliteit. Ze verschillen echter in de gebruikte protocollen. USB4 maakt gebruik van het tunnelingprotocol, terwijl Thunderbolt 4 de DP- en PCIe-protocollen gebruikt. In praktisch gebruik zijn de functionele verschillen tussen beide nauwelijks merkbaar en kan dezelfde testsoftware worden gebruikt voor Thunderbolt 4, Thunderbolt 3 en USB4.

Thunderbolt 4

Thunderbolt 4, de nieuwste versie van de Thunderbolt-interface, is geëvolueerd uit Thunderbolt 3 en gebruikt nog steeds de USB Type-C-connector. Intel kondigde Thunderbolt 4 officieel aan begin 2020 en begon het in de herfst van dat jaar te leveren op laptops met 11e generatie Core-processors. Vergeleken met Thunderbolt 3 verhoogt Thunderbolt 4 de minimale PCIe-linkbandbreedte-eis van 16 Gbps naar 32 Gbps en voegt ondersteuning toe voor dubbele 4K-monitoren (60 Hz) met behulp van het DisplayPort 1.4-protocol. Andere verbeteringen zijn onder meer de mogelijkheid om de pc uit de slaapstand te wekken, ondersteuning voor accessoires met maximaal vier Thunderbolt-poorten en ondersteuning voor Intel VT-d DMA-bescherming voor virtuele machines.

Thunderbolt 4 ondersteunt een bidirectionele bandbreedte tot 40 Gbps, waardoor het een ideale interface is voor pc-naar-pc-datatransfers, optimale SSD-opslagoplossingen en externe GPU-docks zoals de Razer Core X. Ten minste één Thunderbolt 4-interface op een laptop kan het apparaat opladen, en de universele compatibiliteit strekt zich uit tot ondersteuning van alle huidige en vorige USB-standaarden, inclusief USB 4. USB 4-randapparatuur kan direct in de Thunderbolt 4-poort worden geplaatst en op volle snelheid werken. Thunderbolt 4 kan ook oudere USB-randapparaten accommoderen met behulp van USB Type-C- of Type-A-connectoren (via adapters of dockingstations). De dockingoplossing is vooral geschikt voor laptops met beperkte externe poorten. Bovendien kan Thunderbolt 4 tot 98 watt oplaadvermogen leveren voor laptops.

Desalniettemin heeft Thunderbolt 4 enkele inherente beperkingen. Hoewel de theoretische transmissiesnelheid 40 Gbps is, is een deel van de bandbreedte gereserveerd voor video-uitvoer om een betere compatibiliteit met DisplayPort (DP) te garanderen, waardoor slechts 32 Gbps overblijft voor gegevensoverdracht, wat ongeveer gelijk is aan de PCIe 3.0 x4-standaard. Daarom is de theoretische maximumsnelheid van Thunderbolt 4 slechts 3200 MB/s, en is er een bepaald prestatieverlies bij het gebruik van een externe grafische kaart docking station, waarbij het verlies groter is voor high-end grafische kaarten. Wanneer Thunderbolt 4-interfaces worden gekoppeld aan opslagrandapparatuur die het Thunderbolt-protocol niet ondersteunt, is de maximale transmissiesnelheid slechts op het niveau van USB 3.2 Gen2, wat slechts 10 Gbps is, of minder dan 1000 MB/s.

USB4.0

USB4, kort voor Universal Serial Bus Generation 4, werd voor het eerst geïntroduceerd in 1996 met de release van de USB 1.0-specificatie, die lage snelheden van 1,5 Mbps en volledige snelheden van 12 Mbps ondersteunde. Vervolgens werden versies met ondersteunde snelheden van 480 Mbps, 5 Gbps, 10 Gbps, 20 Gbps, enz. achtereenvolgens uitgebracht. In september 2019 werd de nieuwste generatie van de USB4-specificatie uitgebracht, die 20 Gbps en 40 Gbps ondersteunt.

USB4.0 neemt direct de "Thunderbolt" Thunderbolt3-protocolstandaard over die in 2015 door Intel en Apple op high-end laptops werd geïntroduceerd, gebaseerd op de Type-C USB-interface. De gegevensoverdrachtsnelheid ondersteunt twee snelheden: 10 Gbps/lane en 20 Gbps/lane, en ondersteunt selectief de TBT3-compatibele snelheden van 10,3125 Gbps/lane en 20,625 Gbps/lane. Tegelijkertijd ondersteunt het DisplayPort, PCIE en andere signaalstandaarden via de alternate mode (ALT mode). Om verwarring te voorkomen, heeft Intel de naamgeving van de Thunderbolt-interface geünificeerd om in de toekomst op high-end laptops te worden ingezet als Thunderbolt4.