썬더볼트 Thenderbolt 종류 및 기술 발전 현황 ; 관련 키워드 : 썬더볼트 3 / 썬더볼트 4 / USB-C 타입 / type-c

썬더볼드에 대해 조사한 내용을 모아 놓은 자료입니다. 제가 작성한 것은 아님을 알려드립니다. 조사를 하면서 Thunderbolt가 영상 신호를 전달하기 위해 나왔으며, 전송속도를 높이면서 버전이 높아지는 것을 알 수 있었습니다. Thunderbolt1 는 10GB/s, 2는 20GB/s, 3와4 는 40GB/s의 전송속도 차이를 가지고 있습니다. 최근에는 전력을 100W 급으로 전송가능하게 하여 하나의 선으로 전력과 영상 신호를 연결하면서 USBX.X 규격과 호환이 가능해짐에 따라 기술이 통폐합 되는 정도까지로 여겨집니다. 그리고 USB-C 단자가 USB3.0/4.0 모두 호환된다고 생각하면 안되며 스펙 확인시에는 설명서 등을 꼭 확인해야 합니다. USB규격은 저전력과 데이터신호 전달에서 출발했다면, Thunderbolt는 저전력과 영상신호 전달에서 출발했다고 생각됩니다. 결국 신호전달인데, 이게 현재 사용자에게 차이가 있을까 싶습니다. 데이터 전송속도가 높아지면서 영상신호 데이터신호를 전달하는게... 개인적인 생각은 USB 규격과 Thunderbolt 규격의 통합 규격이 나와야 이 혼선이 사라질 것으로 보여집니다. 전자기기 전문용어들이 난무하면서 용어의 피로감이 높아집니다. 그래도 지금은 사용하는 용어이니 조사한 내용이 도움이 되었으면 좋겠습니다.

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개요

Thunderbolt 기술 은 지난 10년 동안 인텔이 개발해온 케이블 연결 인터페이스입니다. Thunderbolt 기술 분야에서 가장 중요한 기능 세가지를 살펴보십시오.
- Thunderbolt 포트는 고속 장치의 연결을 위한 높은 대역폭을 제공합니다.
- Thunderbolt 케이블은 장치와 PC 간의 고품질 연결을 제공하는 데 도움이 됩니다.
- Thunderbolt 액세서리는 도킹 옵션 및 외부 장치를 통해 PC의 기능을 쉽게 확장할 수 있게 해줍니다.

Thunderbolt 1

2011년 2월 24일 인텔의 발표와 동시에 Apple에서 Thunderbolt를 탑재한 MacBook Pro를 세계 최초로 발매했다. Thunderbolt의 디스플레이 포트 신호를 이용하여 외장 모니터에 꽂도록 되어 있으며, 이를 위해서 기존 디스플레이 포트 커넥터와 호환되는 커넥터를 사용한다.

2011년 2월 25일에 발표된 MacBook Pro (Early 2011)에 처음으로 탑재되었으며, 이후 2011년 5월 4일에는 Thunderbolt를 탑재한 iMac (Mid 2011)이, 2011년 7월 21일에는 Thunderbolt를 탑재한 MacBook Air (Mid 2011), Apple Thunderbolt Display, Mac mini (Mid 2011)가 발표되었다.

뒤를 이어 Thunderbolt 1을 탑재한 건 소니의 VAIO로 2011년 6월 VAIO Z를 출시한다.

Thunderbolt 기술을 이용하면 풀HD급 고화질 영화를 30초 이내에 전송할 수 있으며, 1년 내내 들을 수 있는 분량의 MP3 음악을 10분만에 전송 가능하다고 인텔 측은 말하고 있다. 물론 Firewire나 SCSI처럼 데이지 체인이 가능하여 PC 본체의 하나의 포트에 Thunderbolt 기기를 연결한 다음 다시 그 기기에 다른 Thunderbolt 기기를 연결하는 식으로 사용할 수 있다. 그리고 일반 구리 케이블과 더불어 향후 광케이블의 사용을 염두에 두고 개발되었다.

또한 PCIe를 이용하여 노트북을 밖에서는 저전력 내장그래픽으로 이용하고 안에서는 외장형 그래픽카드를 연결하여 이용하는 식의 활용도 가능은 하나 대역폭의 문제로 사실상 이용하고 있는 제품은 극히 드물다. 유일하게 이 컨셉을 활용한 제품은 소니 VAIO Z시리즈의 파워 미디어 독이 있었는데, 독특하게 이 제품은 인텔 데모의 USB/Light Peak를 도입한 유일한 제품이며 AMD Radeon 6650M(VPC-Z21)/7670M(SVZ13) 1GB을 탑재하고 있었다. 하지만 실 성능이 대역폭이 PCIe 2.1 x4로 제한되어 2GB/s 정도의 전송량 밖에 없던데다가, Radeon HD 7670M자체가 인텔 내장그래픽 HD 520 수준이었기에 현재로서는 본격적인 그래픽 용도로 활용하기엔 무리가 있었다.

다만 필요에 의해서 구매해서 사용하는 서드파티 악세사리로는 간간히 외장 그래픽 독을 판매하는 업체들이 있지만 사용법이 다소 복잡하고 성능저하가 크다.

2011년까지는 극히 제한적으로 주변기기가 발매되어 Promise의 RAID 솔루션이나 Lacie의 외장형 하드디스크 및 SSD 등이 발매된 상태에나 최소 700달러가 넘는 무지막지한 가격에 Mac 사용자들은 현기증 난단 말이에요를 외치고 있었으나, 드디어 2012년 초 시게이트에서 자사의 GoFlex 외장하드디스크 시리즈를 위한 Thunderbolt 업그레이드 모듈을 발매했다. 기존의 GoFlex 제품에 장착하는 어댑터이며 가격은 99.99달러인데, 케이블은 따로 59,000원에 사야한다.

그래도, 기존 Thunderbolt 제품에 비하면 눈물나게 저렴한 가격이라 많은 맥사용자들이 입맛을 다시고 있는데, 리뷰에 의하면 같은 GoFlex 제품에서 비교했을 때 Firewire 800 어댑터의 속도가 USB 2.0 어댑터에 비해 약 두 배 빠르지만, Thunderbolt는 Firewire 800에 비해 그만큼 빠르지는 않다고 한다.
이후 Thunderbolt 2 규격으로 넘어가면서 동일한 단자를 채용했으며, 썬더볼트3 규격에서는 단자가 달라졌지만, 변환 어댑터를 사용하면 하위호환을 지원한다.

Thunderbolt 2

2013년 6월에 인텔이 코드명 Falcon Ridge를 발표하였다. 2개의 10Gbps 채널을 합쳐 전송속도 20Gbps를 달성하였다. 다만 채널이 합쳐지면서 양방향 완전통신이 아닌 단방향 통신이 되었다. 이는 Thunderbolt 2로 명명되었으며 Thunderbolt 1과 완벽히 호환이 된다고한다.

같은 시기 WWDC에서 Apple은 신형 Mac Pro에 Thunderbolt 2가 적용될 것이라 밝혔고, 2013년 10월에 Retina 디스플레이 MacBook Pro 제품군에 장착되었다.

2013년 4/4분기부터 고가 메인보드(Z87)의 대부분에 Thunderbolt 2 포트가 탑재되기 시작해서 단자 자체는 확산되는 추세로 보이기도 했었다. 인텔이 어느정도 칩셋 가격을 현실화하기 시작한 방증으로 보였었는데, 우선 단자 규격이 확산되어야 지원하는 외장 기기가 나오는 만큼 이러한 추세 자체는 의미가 있다고 보기도 했다.

참고로 Thunderbolt 1 케이블과 Thunderbolt 2 케이블은 완전히 동일하다. 애초에 Thunderbolt 1 전용 케이블과 Thunderbolt 2 전용 케이블이라는 개념은 따로 존재하지 않는다. Thunderbolt 1은 케이블을 양방향 10Gbps 2개 채널로 사용하고, Thunderbolt 2는 기존 케이블을 단방향으로 2채널을 합쳐 20Gbps 1개 채널로 사용하기 때문. Apple 공식 홈페이지 스토어에서도 Thunderbolt 1용 케이블과 Thunderbolt 2용 케이블을 굳이 구분하지 않고 판매하고 있다.
다만 이때까지는 여전히 대중화와는 벽이 있었다고 한다.

Thunderbolt 3

2015년 6월의 대만에서 열린 컴퓨텍스 타이베이에서 인텔이 새로운 Thunderbolt 3 규격을 공개했다. 기존 Thunderbolt 2 대역폭의 두 배인 최대 40 Gbps의 전송 속도와 4K 디스플레이 최대 두 개 또는 5K 디스플레이 한 개를 연결할 수 있는 확장성, 그리고 최대 100W의 전력 공급 능력을 갖추고 있다. 여담으로 많은 노트북 유저들의 꿈이었던 외장 그래픽 카드가 제한된 대역폭에서 재현하기 위하러 지나치게 많은 비용이 들었던 문제가 거의 해결되었다. 2018년 기준은 30만원 정도 PCIe x4보다 높은 40 Gbps의 대역폭이 확보되어 실제 컴퓨터에 장착한 때 대비 GTX 970 기준으로 32~36% 내외의 성능 차이만 발생한다는 것이다. 덕분에 독자 규격을 이용해 판매하고 있던 에일리언웨어를 제외한 다른 제조사들에서도 컨셉 제품만 있던 외장 그래픽 카드의 출시 일정이 속속 발표되고 있다. 다만 2018년 1분기 기준으로 오버헤드 문제가 존재하여 GTX 1070 Ti 등 사양이 높은 축에 속하는 그래픽카드의 경우 35~55% 성능 감소가 발생한다. eGPU 인클로저가 너무 비싸고, 성능하락에 의한 가성비 때문에 1060이 들어가는 제품이 2018년 1분기까지도 거의 나오지 않은 상황.

단자는 Mini DisplayPort에서 USB의 USB-C로 변경되었다. 덕분에 많이 얇아졌고, 대중성도 확보되었다. USB-IF에서 Type-C 단자로부터 USB 외의 다른 입출력 규격을 추가적으로 지원할 수 있도록 허용했기에 가능한 일이다. 과거 MacBook Pro를 몇 년이나 쓰면서 일반 사용자에게 쓸모없는 단자 취급을 받던 심심찮던 과거를 생각해보면 Thunderbolt 3 단자가 USB 하위 호환을 지원한다는 것은 보급에 애를 먹고 있던 Thunderbolt 진영에 큰 호재로 있는 것. 다만 예전 노트북의 경우는 USB-C 단자가 있어도 Thunderbolt 3를 지원하는 것은 아니기에 주의.

이 덕분인지 2017년 하반기 기준으로 점유율 1~2위 업체인 HP, 델에서 매우 공격적으로 Thunderbolt를 채용하고 국내에서도 LG 그램, 삼성 노트북 9 등에서 심심찮게 채용되어 2018년 기준으로는 플래그쉽 노트북이라면 없는게 이상할 정도의 단자로 보급화에 대성공하였다. 모니터 또한 CES 2017을 기점으로 USB-C 단자를 채용한 모니터가 플래그쉽에서 속속 나오는 중.
2019년 3월 4일에 'USB4' 규격이 발표되었는데, Thunderbolt 3의 기술을 탑재하여 결국 USB4 = Thunderbolt 3가 되어버렸다. 정확히는 인텔이 Thunderbolt 3 라이선스를 완전히 무료화해서 가능해진 것이다. 즉 몇 년 간 질질 끌다가 결국 이루어진 셈이다. 물론 Thunderbolt 3이 기술적인 지원을 인텔에서 더 많이 받는다는 기사가 있는 걸 보면 어느 정도 차이는 날 것으로 보인다. 이로써 보급이 훨씬 더 좋아질 걸로 보이지만 바꿔 말하면 Thunderbolt 시리즈를 유지할 이유가 없어진다는 말도 된다. 스펙이 똑같은데 굳이 USB와 Thunderbolt로 이원화할 필요가 없기 때문이다. 결국 Thunderbolt 4가 나오거나 아니면 한쪽이 사라지든지 하는 수밖에 없다. Thunderbolt 4가 공개되었는데 USB 4와 Thunderbolt 3이랑 별 다를 게 없다.

2019년 7월, 드디어 Thunderbolt 3를 탑재한 AMD 메인보드인 X570 Phantom Gaming-ITX/TB3이 출시되었다!였는데 결국 2020년 2월 6일에 인텔이 공식적으로 AMD 마더보드도 Thunderbolt 3을 인증해주기 시작했다. (여담으로 AMD보드에 Thunderbolt 3포트를 처음달고 처음으로 인증을 받아낸 회사가 연구소인건 넘어가자 이 제품도 연구소답게 AM4 소켓이면서 쿨러 홀이 1155다. 즉 1155용 쿨러만 쓸수있다는 뜻)

Thunderbolt 3가 대중화했다고 하지만 여전히 비싼제품에 주로 쓰이는 단자이고 정작 일반인들은 Thunderbolt 3를 써 볼 만한 기회가 매우 적은 점이 있고, 이마저도 Apple Mac 시리즈 밖의 Thunderbolt 3를 탑재한 제품들이 그리 많지 않다.

Thunderbolt 4

Thunderbolt 4는 최신 세대의 Thunderbolt입니다. 이 포트는 11세대 인텔 코어 모바일 프로세서를 탑재한 PC, 또는 Thunderbolt 4 컨트롤러가 탑재된 시스템에서 제공됩니다.
모든 포트는 PC에 입출력 장치를 연결하는 기본 목적을 달성하지만, Thunderbolt 4의 포트는 다양한 이점을 제공합니다.
- 유연성. 일부 포트는 장치에 전원을 공급합니다. 다른 포트는 장치에서 PC에 데이터를 전송합니다. 또 다른 포트는 PC에서 외부 모니터에 영상 신호를 전송합니다. Thunderbolt™ 포트는 이러한 세가지 기능을 모두 수행할 수 있습니다. 고속 데이터 전송, 영상 신소 출력, 그리고 호환되는 장치(경량 노트북 포함)에 전력 공급을 동시에 지원합니다.
- 대역폭 Thunderbolt 4 포트는 40Gbps(초당 기가비트 ) 양방향 대역폭을 제공합니다. 즉, 데이터를 외부 스토리지로 부터 빠르게 송수신 할 수 있으며, 최대 5개의 Thunderbolt 장치가 하나의 포트에 유연한 장치 구성으로 연결될 수 있다는 것을 의미합니다.
- 유연한 연결성 Thunderbolt 4 포트는 이전 버전의 Thunderbolt™, USB, DisplayPort 및 PCle등의 여러 연결 표준과 호환됩니다. 포트는 표준 USB-C 유형 커넥터에 연결됩니다.

- Thunderbolt 장치 도크, 디스플레이, 스토리지 및 비디오 캡처 장치를 비롯한 Thunderbolt 로고가 표기된 장치를 연결하십시오. Thunderbolt 3 장치 및 케이블은 Thunderbolt 4 포트와 호환됩니다. 구형 Tunderbolt 장치도 작동하지만, 어댑터가 필요합니다.
- 외부 모니터 다중 디스플레이에 연결하십시오. 하나의 Thunderbolt 4 포트는 호환 도크 또는 어댑터를 통해 최대 2대의 4K 60hz 디스플레이포트 또는 HDMI 모니터를 연결할 수 있습니다. Thunderbolt 지정 모니터는 직접 연결할 수 있습니다.
- 스토리지 고속 외부 Thunderbolt SSD를 연결하여 시스템의 스토리지 용량을 확장하고 내장 스토리지와 동등 수준의 속도를 확보하십시오.
- USB 주변 장치 마우스, 키보드, 컨트롤러,게이밍용 헤드셋 등의 USB 장치를 연결하십시오.
- PCI 익스프레스(PCIe) 장치 PCIe 확장 섀시를 통해 실시간 스트리밍용 비디오 캡처 장치와 같은 호환되는 PCIe 장치를 활용하십시오.
- 네트워킹 어댑터를 통해 고속 10 기가비트 이더넷 네트워크에 연결하거나 Thunderbolt 케이블을 사용하여 피어 투 피어 네트워크를 통해 두 개의 컴퓨터를 연결하십시오. 이러한 기능을 통해 대량의 데이터를 하나의 PC에서 다른 PC로 전송해 새로운 시스템으로 업그레이드할 때 이상적입니다.
- 충전 휴대폰, 가벼운 노트북 PC(100W미만의 요구 전력) 및 기타 호환되는 USB 장치를 연결하여 빠르게 충전하십시오.
Thunderbolt 4는 Thunderbolt 3에 비교했을 때 수많은 개선점 및 새로운 기능을 제공합니다.
- 속도. Thunderbolt 4 포트는 Thunderbolt 3와 동일한 고속 40Gbps 대역폭을 제공합니다. 그러나 최소 PCIe 데이터 요구 사항은 16Gbps에서 32Gbps로 증가했습니다. 즉, 스토리지 및 외장 그래픽과 같은 고속 외장 PCIe 장치는 전송 속도와 성능을 크게 높일 수 있다는 것을 의미합니다.
- 보안 VT-d 기반 DMA 보호는 외부 장치에서 요청을 재설정하고 적절한 권한 확인을 통해 보안 위협을 방지합니다.
- 수면 상태에서 깨우기. 이 기능을 통해 PC를 도크를 통해 연결된 주변 장치를 사용하여 절전 상태에서 깨울 수 있게 합니다.

나무위키, 인텔 홈페이지 참조
2021.05.14