Benutzer wollten schon lange Leistung auf Desktop-Ebene von einem mobilen Computer. Thunderbolt™ wurde entwickelt, um neue Benutzererlebnisse zu schaffen, indem gleichzeitig die schnellsten Daten und die höchste verfügbare Videobandbreite mit einem einzigen Kabel unterstützt werden und noch dazu Strom bereitgestellt wird. Mit Thunderbolt™ können Benutzer eine Verbindung zu Monitoren herstellen, die Mini-DisplayPort™- oder DisplayPort™-Verbindungen unterstützen. Adapter können auch HDMI™-, DVI- und VGA-Verbindungen ermöglichen. 

Thunderbolt™ 1 und 2 verwenden denselben Anschluss wie Mini DisplayPort™ und Thunderbol™t 3 verwendet USB Typ-C.

Thunderbolt™ 3-Verbindungsmodi. Thunderbolt™ 3 erkennt dynamisch die Funktionen der angeschlossenen Kabel und Geräte. Mehrere Modi können auf allgemein transparente Weise erkannt und aktiviert werden. 

Nur USB-Modus. Wenn ein USB-Gerät angeschlossen ist, wird ein USB-Host-Controller im Thunderbolt™ 3 Enabled-System aktiviert und der Thunderbolt™ 3-Silizium-PHY steuert USB-Signale (2.0, 3.0 oder 3.1) an den USB C-Anschluss. In diesem Modus verhält sich der Thunderbolt™ 3-Anschluss genau wie ein typischer USB 3 3.1-fähiger Anschluss. 

Nur DisplayPort-Modus. Wenn ein DisplayPort™-Display oder -Adapter angeschlossen ist, erkennt das Thunderbolt 3-fähige System dies und schaltet die Pins, die den USB C-Anschluss steuern, in den  DisplayPort Alternate-Modus. Thunderbolt 3-Silizium fungiert dann als Router, um rohen DisplayPort-Datenverkehr von der Grafik-Engine im System über die USB C-Anschlussstifte zu senden und diesen DisplayPort™-Link direkt an das Display oder den Adapter weiterzuleiten.

In diesem Modus unterstützt ein Thunderbolt™ 3-fähiger USB C-Anschluss eine einzelne vierspurige Verbindung (4 x 5,4 Gbit / s oder HBR2) von DisplayPort™. Diese vier Verbindungen verlaufen über die beiden Hochgeschwindigkeitskabelpaare im USB-C-Anschluss und -Kabel. Diese Art von DisplayPort™-Verbindung kann eine einzelne, nicht komprimierte Anzeige mit 4K-Auflösung bei 60 Hz unterstützen. 

DisplayPort™ und USB-Mixed Mode. In dieser alternativen Betriebsart wird eines der Signalpaare des Hochgeschwindigkeits-Anschluss Pins für DisplayPort™ (jetzt zwei Spuren mit 5,4 Gbit / s) und eines für USB 3.1 reserviert. Dies ermöglicht eine grundlegende Konnektivität für Daten- und Anzeigegeräte wie Dockingstationen oder Daten- und Display Dongles. Mit zwei Spuren von DisplayPort™ 1.2a können Auflösungen bei Quad HD (QHD) oder 2560 x 1600 bei 60 Hz erreicht werden.

 

Thunderbolt™ 3-Modus. Wenn ein Kabel und ein Gerät angeschlossen sind, die Thunderbolt™ unterstützen, aktiviert das Thunderbolt™-Silizium seinen Modus mit der höchsten Fähigkeit und verbindet zwei bidirektionale Verbindungen mit entweder 10 Gbit / s oder 20 Gbit / s oder 40 Gbit / s. Um diese Thunderbolt™-Verbindung zu füllen, extrahiert und leitet das Silizium bis zu vier Spuren von PCI Express Gen 3 (4 x 8 Gbit / s) und bis zu zwei (vier Spuren) Vollverbindungen von DisplayPort über das Thunderbolt-Kabel und den Anschluss zum Gerät(en) stromabwärts vom Host-System angeschlossen sind. 

Thunderbolt™ Networking Modus. Eine zusätzliche leistungsstarke Funktion von Thunderbolt™ ermöglicht die direkte Verbindung von oder mehreren Hosts (oder an separaten Enden einer Thunderbolt™-Kette) über Thunderbolt™. In diesem Fall verfügt Thunderbolt™ über eine Software, die eine IP-Netzwerkverbindung zwischen diesen Systemen herstellt.

In diesem Netzwerkmodus kann die Thunderbolt™-Schnittstelle als virtueller Ethernet-Adapter fungieren und Datenverkehr über die PCI Express-Schnittstelle übertragen, über die das Thunderbolt™-Silizium in jedem Hostsystem verfügt. 

Power Delivery und Laden. In jedem der hier aufgeführten Modi kann das Thunderbolt™ 3-System (sofern dies vom Systemhersteller unterstützt wird) auch das Aufladen über den Anschluss von einem Gerät oder Adapter anfordern, das/der für die Stromversorgung des Systems mit bis zu 100 W über die USB-PD Spezifikation ausgelegt ist. 

Auf diese Weise kann der Thunderbolt™ 3-fähige USB C-Anschluss das Laden, Anzeigen oder Daten, oder alle drei gleichzeitig in verschiedenen Konfigurationen unterstützen. 

Thunderbolt™ ist eine hoch entwickelte Technologie mit einer einfachen Vision: der USB-C Port, der alles kann. Thunderbolt™ 3 ist der einzige Anschluss, der alle Ihre Konnektivitätsanforderungen erfüllt. Stellen Sie eine Verbindung zu einem Dock her und erweitern Sie dieses mit Ihren älteren Peripheriegeräten, oder schließen Sie per Kabel direkt einen oder zwei Monitore an. Stellen Sie eine Verbindung zu einem einzelnen (oder einer Reihe) hochleistungsfähiger, dedizierter Thunderbolt™-Geräten her. 

All dies und mehr können Sie mit einem einzigen Anschluss tun, über den Sie auch Ihr System aufladen können. Thunderbolt™ 3 baut auf dem neuen reversiblen USB-C-Anschluss auf und integriert die neueste USB 3.1-Technologie, um eine hohe Leistung und Kompatibilität mit dem vorhandenen Standard zu erzielen. 

Grundsätzlich handelt es sich bei Thunderbolt™ um eine Tunnelarchitektur, bei der einige zugrunde liegende Protokolle auf einer einzigen Schnittstelle kombiniert werden. Auf diese Weise können die Gesamtgeschwindigkeit und die Leistung der Verbindung zwischen den zugrunde liegenden Verwendungen dieser Protokolle aufgeteilt werden - unabhängig davon, ob es sich um Daten, Anzeigen oder etwas anderes handelt.

Auf der Ebene der physischen Schnittstelle baut das Thunderbolt 3-Silizium von Intel einige wichtige Merkmale auf: Eine PHY-Schicht (Physical Interface), die ihren Betriebsmodus dynamisch umschalten kann, um entweder:

• USB 2.0, 3.0 und 3.1

• DisplayPort™ * 1.1 und 1.2a

• Thunderbolt™ mit 20 Gbit/s und 40 Gbit/s zu betreiben.

Im Thunderbolt™-Modus unterstützt der Thunderbolt™ 3-Port mindestens eine oder zwei (4-spurige) DisplayPort™-Schnittstellen und bis zu vier Spuren von PCI Express Gen 3.

Thunderbolt™ Grafik verlagert das ganze Laden der HD-Videowiedergabe und des 3D-Renderings auf die GPU Ihres Geräts. Wenn Ihre GPU-Leistung gut ist, können Sie sogar Spiele auf einem 4K-Monitor spielen.

Thunderbolt™ Grafik bietet Unterstützung für HDCP (dies ist eine Form des Inhaltsschutzes), mit dem Sie Ihre Lieblingsfilme genießen können 

Für Apple-Benutzer: In den Apple-Anzeigeeinstellungen wird die Auflösung ausgeblendet. Halten Sie daher die Optionstaste auf der Apple-Bildschirmauflösungsoberfläche gedrückt und klicken Sie dann auf die Zoomposition der Auflösungsoberfläche, um die verborgene Auflösung anzuzeigen. Überprüfen Sie dann die tatsächliche Auflösung. 

4K, auch als Ultra High Definition (UHD) bekannt, liefert viermal so viele Details wie 1080p Full HD, d.h. acht Millionen Pixel im Vergleich zu zwei Millionen Pixel, was mehr Bildschärfe, feinere Details und eine größere Textur bringen.

Intel hat im Juli 2020 neue Details zu Thunderbolt™ 4 bekannt gegeben, der nächsten Generation seiner universellen Kabelverbindungslösung, die erhöhte Mindestleistungsanforderungen, erweiterte Funktionen und die Einhaltung der USB4-Spezifikationen bietet.

Zum ersten Mal bietet Thunderbolt™ 4 Docks mit bis zu vier Thunderbolt™-Anschlüssen und Universalkabeln mit einer Länge von bis zu 2 Metern. Die kommenden mobilen PC-Prozessoren von Intel mit dem Codenamen “Tiger Lake” werden als erste Thunderbolt™ 4 integrieren. 

„Thunderbolt™ bietet Verbrauchern einen führenden Konnektivitätsstandard für eine Reihe von Geräten, der dazu beiträgt, das Computererlebnis zu verbessern und das Versprechen von USB-C mit Einfachheit, Leistung und Zuverlässigkeit zu erfüllen. Die Einführung von Thunderbolt™ 4 unterstreicht, wie Intel das PC-Ökosystem in Richtung wirklich universeller Konnektivitätslösungen vorantreibt. “

Thunderbolt™-Produkte bieten eine konsistente, branchenführende Reihe von Funktionen zum Verbinden von Computern mit Daten, Video und Strom mit der Einfachheit eines einzigen USB-Typ-C-Anschlusses. 

Stellen Sie eine Verbindung zu leistungsstarken Thunderbolt™-Docks, Displays, schnellem Speicher oder einem beliebigen USB-Zubehör her, um einen übersichtlichen Arbeitsbereich zu erhalten. 

Thunderbolt™ 4 baut auf der Innovation von Thunderbolt™ 3 für ein wirklich universelles Kabelverbindungserlebnis auf. Thunderbolt™ 4 liefert immer 40 Gbit / s Geschwindigkeit und Daten, Video und Strom über eine einzige Verbindung. Es ist die bislang umfassendste Thunderbolt™-Spezifikation, die den breitesten branchenüblichen Spezifikationen entspricht - einschließlich USB4, DisplayPort™ und PCI Express (PCIe) - und ist vollständig kompatibel mit früheren Generationen von Thunderbolt™- und USB-Produkten. 

• Verdopplung der Mindestanforderungen an Video und Daten gegenüber Thunderbolt™ 3.

  - Video: Unterstützung für zwei 4K-Displays oder ein 8K-Display.

  - Daten: PCIe mit 32 Gbit/s für Speichergeschwindigkeiten von bis zu 3.000 MBit/s.

• Unterstützung für Docks mit bis zu vier Thunderbolt™ 4-Ports.

• Aufladen des PCs an mindestens einem Computeranschluss2.

• Wecken Sie Ihren Computer aus dem Ruhezustand, indem Sie die Tastatur oder Maus berühren, wenn Sie an ein Thunderbolt-Dock angeschlossen sind.

• Erforderlicher Intel VT-d-basierter DMA-Schutz (Direct Memory Access), der physische DMA-Angriffe verhindert.