充電ハブからPC、家電製品、Raspberry Piまで、あらゆる場所で見られるユニバーサルシリアルバス（USB）は、その名の通り、あらゆる場所で使用されています。しかし、10種類以上のバージョン、多数のコネクタ、多様な転送速度と充電機能を備えたUSBは、幅広い規格で構成されているため、必要な情報を把握していないと混乱を招く可能性があります。
最高のゲーミングノートPCやゲーミングPCのスペックシートを見ると、USB4ポート、USB 3.2 Gen 2ポート、そしてUSB 2ポートが2つ搭載されていると書かれているかもしれません。しかし、これらは一体何を意味し、それぞれのポートで何が期待できるのでしょうか？それぞれのUSBポートの性能を理解するための答えをご紹介します。
USBのバージョン、バージョン名、速度
USBを充電専用ではなくデータ通信に使用している場合、最も重要なのは接続の最高速度です。外付けSSDに最大10Gbpsでファイルをコピーするには、ホストPC、ケーブル、そしてドライブ本体など、接続するすべての機器がその速度に対応している必要があるからです。
すべてのUSBポートと製品に最高速度が記載されていれば、あるいは少なくとも仕様書に記載されていれば理想的です。実際、USBを運営するUSB-IF（USB Implementer's Forum）もそれを望んでいます。同団体は最近、5Gbps以上のポートをバージョン番号を使わずにUSB 5Gbps、USB 10Gbps、USB 20Gbps、またはUSB 40Gbpsと表記する新しい命名規則を導入しました。USB-IFの認証を受けたUSB製品メーカーは、パッケージに使用できるUSB速度番号を記載したロゴを取得できます。
しかし、ほとんどのUSBデバイスは公式の認証プロセスを経ていません。認証されている場合でも、速度ではなく数値のバージョン番号（例：USB 3.2）で広告されていることがよくあります。また、Hi-Speed USB、SuperSpeed USB、SuperSpeed USB 10 Gbps、SuperSpeed USB 20 Gbpsと記載されているUSB製品も見かけることがあります。SuperSpeedという名称は廃止されていますが、一部のパッケージやマーケティング資料には今でも使用されています。
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| バージョン | スピード | スーパースピード名 | スピード名 | コネクタ |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 / 1.0 | 12 Mbps | - | - | タイプA、タイプB |
| 2.0 | 480 Mbps | 高速USB | - | タイプA、タイプB、タイプC、ミニ、マイクロ |
| 3.0 / 3.1 第1世代 / 3.2 第1世代 | 5Gbps | スーパースピードUSB | USB 5Gbps | タイプA、タイプB、タイプC、マイクロ |
| 3.1 第2世代 / 3.2 第2世代 | 10Gbps | スーパースピードUSB 10Gbps | USB 10Gbps | タイプA、タイプC |
| 3.2 世代 2x2 | 20Gbps | スーパースピードUSB 20Gbps | USB 20Gbps | タイプC |
| USB4（別名USB 4） | 20 / 40 Gbps | USB 20 Gbps / USB 40 Gbps | タイプC | |
| USB4 バージョン 2 | 80Gbps | タイプC |
USB 3.xには非常に多くのバージョンがあるため、USB 3.2とUSB 3.1の詳細な解説をご用意しました。USB 3、3.1、3.2はすべて同じ5Gbpsの接続速度であり、バージョン番号の後に「Gen 2」が付いている場合は10Gbps、「Gen 2x2」が付いている場合は20Gbpsに高速化されるという点が重要です。
USBコネクタ
デバイスには、6種類以上の一般的なUSBコネクタが搭載されています。これらのコネクタの中には、特定の種類のデバイスでよく見られるものもあります。
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USBタイプA
USB-Aコネクタは1990年代に登場した世界初のUSBコネクタであり、現在でも最も広く使用されています。長方形で平らな形状で、コンピューターへの接続は一方向のみに限られているため、見えないポートに接続する場合は面倒な場合があります。ほとんどの周辺機器やコンピューターにはUSB Type-Aポートが搭載されていますが、一部のウルトラブックは薄すぎて対応していません。USB Type-Aコネクタは、USB 1.1、USB 2、またはUSB 3.x（5Gbpsまたは10Gbps）に対応していますが、これはデバイスやケーブルのサポート状況によって異なります。USB 3.xポートは青色の場合があり、10Gbpsに対応するポートは赤色の場合があります。
USBタイプB
USB-Bは主にプリンターなどの大型周辺機器で使用されます。USBハブやUSBハブ内蔵モニターにも搭載されていますが、Bポートは常にハブ/モニターとPCを接続するケーブルの一部です。
ミニUSB
Mini USBは、20世紀初頭にUSB 2.0規格と同時に登場しましたが、現在ではMicro USBに取って代わられ、ほぼ過去のものとなっています。古いゲームコントローラーやデジタルカメラの中には、今でもMini USBが使われているものもあります。厳密に言えば、Mini USB Type-AとMini USB Type-Bの両方がありますが、実際に目にするのはMini USB Type-Bの方が多いでしょう。
マイクロUSB
USB-Cはより新しく、より優れたコネクタで、サイズもほぼ同じですが、低価格のAndroidタブレットからRaspberry Pi、マイクロコントローラー、デジタルカメラ、モバイルバッテリー、スマートホームデバイスまで、多くのデバイスでMicro USBが使用されています。厳密に言えば、Micro USBにはType-AとType-Bの両方がありますが、実際に目にするのはType-Bの方が多いでしょう。
USBタイプC
現在出荷されているほとんどの新しいコンピューターには、少なくとも1つのUSB-Cポートが搭載されています（中にはそれ以上搭載されているものもあります）。これらのケーブルのプラグは長方形で、他のUSBコネクタとは異なり、差し込む向きを気にする必要がありません。
USB-Cケーブルはデータ、ビデオ、そして最大240ワットの電力を供給できますが、すべてのケーブルがこれらの機能をすべてサポートしているわけではないので、仕様を確認する必要があります。多くの新しいキーボード、マウス、そしてほぼすべての新しいスマートフォンやタブレットには、USB-Cコネクタが内蔵されています。
USB電源規格
AppleのiPhoneを除いて、ほぼすべてのモバイルデバイスはUSB経由で充電できます。また、高性能ウルトラブックやポータブルモニターもUSB接続で充電できます。しかし、すべてのUSBポートやケーブルが同じ量の電力を供給できるわけではありません。
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| 標準 | ポートタイプ | マックス・ワッツ | 最大アンペア | ボルト |
|---|---|---|---|---|
| USB 3.2 / 3.1 / 3.0 | USB-A、USB-B | 4.5W | 900mA | 5V |
| USBパワーデリバリー（PD） | USB-Cのみ | 240W | 5A | 5V、9V、15V、20V、28V、36V、48V |
| USBバッテリー充電（BC） | USB-A、USB-C | 7.5W | 1.5A | 5V |
| USB-C（PD非対応） | USB-C | 15W | 3A | 5V |
| USB 2.0 | USB-A、USB-B、マイクロUSB | 2.5W | 500mA | 5V |
最新のUSBデバイスの中には、パッケージに出力電力を示すロゴが付いているものもありますが、現時点ではあまり一般的ではありません。最近のスマートフォンの充電器やノートパソコンの充電器のほとんどは何らかのUSB PD規格を採用していますが、すべてのUSB PD対応デバイスが同じ最大ワット数を備えているわけではないので、充電器とケーブルを必ず確認してください。ノートパソコンの場合、60Wが最も一般的な最小出力で、100Wを超えるものは新しい規格のため、あまり一般的ではありません。
USB経由のビデオ
DisplayPort代替モード（Altモード）は、特にノートパソコンなどの最新のPCにおけるケーブル接続を簡素化する新たな方法です。DisplayPort Altモードを使用すると、USB-CケーブルでUSB以外の信号を伝送できます。つまり、コンピューターはUSB-Cケーブルを介してDisplayPort信号を伝送できます。
これはデスクトップではそれほど大きな問題ではないかもしれませんが、ノートパソコンにとっては大きな利点となります。USB-CポートはHDMIやDisplayPortよりも物理的に小さいため、ノートパソコンのサイズを小さく保ちながらDisplayPort信号を伝送できることは、PC OEMにとって大きなメリットとなります。
残念ながら、ノートパソコンのUSB-Cポートがビデオ出力に対応しているかどうかは、見た目だけでは判断できません。パソコンの取扱説明書や仕様書を読むか、実際に試してみる必要があります。
ノートパソコンの最新USB4ポートは、最大8K解像度（60Hz）で動作し、HDR10カラーに対応したDisplayPort Alt Mode 2.0に対応しています。USB4自体は40Gbpsのデータ転送速度しか実現できませんが、このポートは8レーンすべてを占有し、一方向にのみデータを送信するため、DisplayPortでは80Gbpsのデータ転送が可能です。
USB 3.xや2.0 Type-Aポートからビデオ出力することも可能です。Type-AポートにはUSB Alt Modeはありませんが、DisplayLinkテクノロジーを採用したドッキングステーションやポータブルモニターが数多くあります。適切なドライバーをインストールすれば、コンピューターはビデオを圧縮し、標準のUSB信号を介してドックに送信します。
USBケーブルと下位互換性
USBの最も優れた点の一つは、その高い下位互換性です。新品のUSB 20Gbps SSDを1999年のUSB 1.1ポートに接続すれば、おそらく問題なく動作します。しかし、どんな接続でも速度は最遅部で決まります。例えば、USB 40GbpsドライブをコンピューターのUSB 40Gbpsポートに接続していても、USB 5Gbpsにしか対応していないケーブルを使用している場合、得られる速度は5Gbpsにしかなりません。
USBケーブルを購入する際は、特に最大定格速度を確認することが重要です。両端にUSB-Cを採用し、60ワットの充電に対応するケーブルは数多くありますが、データ転送速度はUSB 2.0（480Mbps）に限られます。
USBの歴史
今では信じられないかもしれませんが、ユニバーサルシリアルバス（USB）は20年以上前から存在しています。USBの起源は1990年代半ばに遡り、1996年に導入されたUSB 1.0仕様から始まります。その後、1998年にUSB 1.1、2001年にUSB 2.0、2008年にUSB 3.0がリリースされました。USB 2.0のリリースから20年後、2022年後半にUSB4バージョン2.0が発表され、接続された周辺機器の速度がさらに向上しました。
USB 1.0/1.1 (1996 - 1998)
USBが誕生した頃は、コンピュータの背面で様々なポートがひしめき合っていました。複数のシリアルポートだけでなく、プリンタ用のパラレルポートや、マウスとキーボード用のPS/2コネクタもありました。ゲームをするならコントローラー用のゲームポートが必要でしたし、ビジネス環境では外付けストレージ用のSCSIコネクタが当たり前でした。
USB は、これらすべてのポートの「ユニバーサル」な代替として開発され、共通のコネクタを採用することでデバイスの接続方法を簡素化しました。
USB 1.0は1996年に登場し、現在でも広く使われているType-Aコネクタを採用しました。USB 1.0規格は、1.5Mbpsの「低速」信号速度と12Mbpsの「フルスピード」信号速度を提供していました。この初期の規格の最初の改訂版であるUSB 1.1は、1998年に登場しました。
USB 2.0 (2000)
USB の採用は、2000 年に USB 2.0 規格が導入されて以来、本格的に加速し始めました。USB 2.0 規格では、最大信号速度が 480 Mbps に劇的に向上し、「高速」という呼び名が付けられました。
USB 2.0ではUSB On-The-Go仕様が導入され、USBベースのコネクタを備えたスマートフォンやタブレットで他のUSBデバイスをホストできるようになりました。例えば、SamsungタブレットやGoogle PixelスマートフォンのUSBポートに、マウス、USBメモリ、デジタルカメラなどを接続できます。
USB 3.0 / 3.1 / 3.2 (2008 / 2013 / 2017)
2008年、USB-IFはUSB 3.0を発表しました。USB 3.0は5Gbpsという高速転送速度を実現し、従来のUSB 2.0と比べて約10倍のスループット向上を実現しました。現在でも、ほとんどのデバイスがサポートする最高速度です。実際、ほとんどの周辺機器はUSB 2.0の速度で十分です。
しかし、USB-IFは2013年にUSB 3.1を発表し、速度をさらに向上させました。これにより、信号速度は再び倍増し、10Gbpsに達しました。当初の5GbpsはUSB 3.1に名称が変更され、USB 3.1 Gen 2は10Gbpsの速度を指していました。
USB-C は 2014 年に導入されましたが、このコネクタはバージョン間で互換性があり、2.0 速度のみで動作する USB-C ポートや、20 Gbps または 40 Gbps で動作するポートを使用できます。
2017年にUSB 3.2が導入されたことで、さらに10Gbpsの層と、より高速な20Gbpsの層が登場しました。どちらもデュアルレーンに対応しています。この時、USB-IFは3.xのすべての仕様をUSB 3.2に統合することを決定しました。そのため、USB 3.2（Gen 1とGen 2の区別なし）は5Gbps、USB 3.2 Gen 2は10Gbps、USB 3.2 Gen 2x2は20Gbpsとなります。Gen 2x2と呼ばれるのは、10Gbpsのレーンを2つ使用するためです。
USB4
USB4はUSB規格の次世代として2019年に発表され、従来のUSB-AコネクタではなくUSB-Cコネクタのみで利用可能です。20Gbpsまたは40Gbpsで動作し、後者はThunderbolt 3またはThunderbolt 4と同等で、USB4はThunderboltと互換性があります。
データは、4 つの双方向レーンのデュアル セットを使用して送信されます。
DisplayPort Alt Mode 2.0が追加され、HDR10カラーで60Hzの8K解像度をサポートします。DisplayPort 2.0は、8つのデータレーンすべてをモニターへの一方向の送信に使用できるため、最大80Gbpsの速度を実現します。
USB4バージョン2.0は2022年夏に初めて発表されました。これまでの世代交代と同様に、USB4バージョン2.0では帯域幅が40Gbpsから80Gbpsへと倍増します。これは、40Gbpsに制限されているThunderbolt 4の2倍の速度です。
80Gbpsの速度は、既存の40Gbpsパッシブケーブル、またはより高速な速度に対応した新しいアクティブUSB Type-Cケーブルを使用することで実現できます。USB 3.2データトンネリングは現在20Gbpsを超える速度に対応しており、USB4バージョン2.0は最新のPCIeおよびDisplayPort規格にも準拠しています。USBインターフェースは下位互換性が常に重視されてきたため、USB4バージョン2.0はThunderbolt 3に加え、USB 2.0以前のすべてのバージョンと互換性があります。
ブランドン・ヒルはTom's Hardwareのシニアエディターです。1990年代後半からAnandTech、DailyTech、Hot HardwareなどでPCとMacのテクノロジーに関する記事を執筆しています。テクノロジーニュースを大量に読んでいない時は、妻と二人の息子と共にノースカロライナ州の山やビーチで過ごしています。
