Thunderbolt 3 und usb c das gleiche

Apple machte es mit den neuen Macbook Pro vor, andere Apple-Rechner und das iPad Pro haben nachgezogen, bald dürften alle Apple-Geräte ausschließlich auf USB-C als Schnittstelle setzen – mit oder ohne Thunderbolt 3. Leider stiften die Bezeichnungen USB-C und Thunderbolt 3 beim ein oder anderen User Verwirrung. Wir helfen, den Durchblick zu behalten.

Zunächst war da das neue Macbook , das Anfang 2015 mit einer – und zwar nur einer – neuen Schnittstelle auf dem Markt kam: Ein mysteriöser kleiner USB-Port, punktsymmetrisch und dadurch in beiden Orientierungen einsteckbar, ersetzte nicht nur die USB- und Thunderbolt-Buchsen bisheriger Macbooks, sondern auch den Magsafe-Ladeanschluss. USB-C hatte seinen Weg in die Mac-Welt gefunden und war gekommen, um zu bleiben: Im Herbst 2016 ersetzte Apple die bisherige Macbook-Pro-Reihe durch neue Modelle , die ebenfalls ausschließlich mit dieser Schnittstelle daher kamen. Nun hieß der Anschluss aber Thunderbolt 3 – und war zweimal (13“-Modell mit Funktionsleisten) oder sogar viermal (Touch-Bar-Modelle) vorhanden. iMac (Pro), Mac Mini und Macbook Air zogen mit Thunderbolt 3 nach, das iPad Pro kommt seit Oktober 2018 mit einer USB-C-Buchse.

Begriffserklärung:

Thunderbolt (3 ) ist eine Schnittstelle zur Datenübertragung zwischen dem Rechner und Peripherie wie Displays oder eGPUs, die die Protokolle PCIe und Display Port nutzt und bis zu 40 Gbits/s (5 GB/s) erreicht.

Nicht wenige User sind verwirrt: Warum haben Thunderbolt 3 und USB 3.1 identische USB-C-Schnittstellen, obwohl es sich offensichtlich um verschiedene Standards handelt? Oder ist USB-C doch nur eine andere Bezeichnung für Thunderbolt 3 – und umgekehrt? Nun: Die Antwort ist einfach, wenn man die Hintergründe versteht.

Vergrößern Der USB-C-Stecker ist auch am Macbook 12“ zu finden – hier ist aber derzeit nur USB 3.1 implementiert.

Warum es die USB-C-Schnittstelle gibt

Der ursprüngliche USB-Standard ist rund 20 Jahre alt und wurde von einem Firmenkonsortium von Microsoft, IBM, Hewlett Packard und Co. eingeführt. Er trat an, dem Schnittstellen-Chaos für externe Hardware an damaligen PC-Systemen ein Ende zu bereiten: Neben den seriellen und parallelen Anschlüssen gab es den Gameport für Joysticks und Joypads, der gleichzeitig ein MIDI-Anschluss war. Festplatten und CD-ROMs brauchten externe SCSI-Adapter. Und dann existierte noch der PS/2-Anschluss für Maus und Tastatur, falls nicht noch der PC/XT-Anschluss im Rechner verbaut war. Apple nutzte zu der Zeit zusätzlich noch das ADB-System für allerlei Hardware, das zwar dem PS/2-Port ähnlich sah, aber eigentlich eher mit USB vergleichbar gewesen wäre.

Vergrößern Kein Wunder, dass die klassischen Tower unter den Tisch gehören. Ein Schnittstellen- und Kabel-Chaos pur!

Andere Hersteller hatten ebenfalls proprietäre Lösungen im Angebot und vom Ein- und Ausstecken im laufenden Betrieb („Hotplugging“) hatte auch noch niemand gehört: Zum Wechseln der Hardware musste der Rechner ausgeschaltet werden!  Wenn Ihnen ob dieses Schnittstellen-Chaos der Computer-Bronzezeit jetzt schon der Kopf raucht, wissen Sie auch, warum die großen Hard- und Software-Hersteller sich um die Entwicklung von USB, der „universellen seriellen Schnittstelle“, mit einer Bandbreite mit damals 12 MBit/s bemühten. Die war nämlich eine deutliche Erleichterung – und ersetzte dementsprechend schnell die alten Schnittstellen.

Der Rest ist Geschichte: Steve Jobs machte 1998 am endgültig iMac Schluss mit den alten Anschlüssen und setzte massiv auf USB. Die PC-Hersteller folgten. Bis Mitte der 2000er Jahre war USB, inzwischen als USB 2.0 (400 MBit/s) und bis heute USB 3.0 (5 GBit/s) deutlich schneller geworden, der Standard für externe Hardware an Mac und PC. Mittlerweile ist bereits der nächste USB-Standard – USB4 – verabschiedet, dieser basiert dann auf der Thunderbolt-3-Architektur .

Dann kam Thunderbolt

Dummerweise neigten auch die USB-Anschlüsse dazu, hinsichtlich ihrer Stecker zu zerfasern: Neben dem altbekannten USB-A-Stecker, der seit Jahren an Macs aller Baureihen zu finden ist, gibt es USB-B für Endgeräte-Anschlüsse. Beide wurden jeweils in Mini- und zuletzt Micro-Baureihen für kompakte Endgeräte aufgespalten. Und für USB 3.0 musste dann auch noch eine zusätzliche Datenleitung her. USB 3.0 konnte erstmals auch Grafik-Hardware wie Monitore ansprechen und bot eine deutlich höheren maximalen Strom von 900 Milliampere gegenüber 500 Milliampere bei den älteren Anschlüssen. Zusätzlich waren da natürlich noch Hersteller wie Apple, die mit dem Dock-Anschluss und später Lightning einen zusätzlichen proprietären Standard für besonders schlanke Endgeräte hinzufügten.

Vergrößern Macs ab Ende 2016 verfügen über die Thunderbolt 3-Schnittstelle mit USB-C-Stecker

© Apple

Der ursprüngliche Gedanke eines einheitlichen Systems für alle Hardwareanschlüsse per USB war deshalb inzwischen einem großen Kabel-Chaos gewichen. Zumal parallel dazu weiterhin Schnittstellen wie Firewire und natürlich Monitor-Anschlüsse wie HDMI, DVI und Display-Port existierten. Es lag also nahe, das alles wieder in einer einheitlichen Schnittstelle zusammenzufassen: Apple und Intel setzten sich zusammen und entwickelten mit Thunderbolt die erste Schnittstelle, die mit nur einem Kabel und einem Hub eine Vielzahl von Endgeräten – von Druckern über USB-Geräte bis hin zur Audio-Ausgabe – ansteuern konnte.

Mit einer Bandbreite von 10 Gigabit/s und eigenen Datenkanälen für USB, Display-Port-Grafik und PCI-Express erlaubte Thunderbolt endlich den Bau von echten Dockingstationen für Notebooks, die mit nur einem Kabel arbeiteten – ein Traum der Konnektivität. Seit 2011 setzte Apple massiv auf Thunderbolt, PC-Hersteller zogen aber aufgrund der aktiven und damit sehr teuren Kabel kaum nach. Dadurch war die an sich hervorragende Schnittstelle von Geburt an zu einem Nischendasein verdammt: Hardware ist bis heute im Vergleich zur nur halb so langsamen USB-3.0-Schnittstelle ausgesprochen teuer, zumal sich in Kombination mit einem HDMI- oder Display-Port-Anschluss ähnliche Datenraten erzielen lassen – nur eben mit mehr Kabeln. Der Nachfolgestandard Thunderbolt 2 verdoppelte noch einmal die Geschwindigkeit, änderte aber nichts am Geburtsfehler der Thunderbolt-Schnittstelle: Kabel und Hardware blieben vergleichsweise teuer.

Die Geburt von USB-C

Das Scheitern von Thunderbolt 2 und die uneinheitlichen, großen Kabel des regulären USB-Standards waren der Anlass für Intel und weitere Hersteller wie HP und Microsoft, sich mit der Entwicklung eines USB-3.0-Nachfolgestandards zu kooperieren. Eine universelle, kompakte und leicht bedienbare und für kompakte Endgeräte geeignete Schnittstelle sollte alle bisherigen USB-Kabel zusammenfassen, gleichzeitig sollten auch bislang vernachlässigte Features wie eine Monitor-Schnittstelle in diesem neuen USB-Anschluss Platz finden. Das Ergebnis war USB 3.1 mit der USB-C-Schnittstelle: Mit 10 Gigabit pro Sekunde schnell genug für aktuelle Hardware übernahm sie teilweise Features des Thunderbolt-Konzepts. So besitzt USB 3.1 auch einen Datenkanal für Grafik und kann Displays in 4K-Auflösung (3.840 x 2.160 Pixel) ansprechen.  Zudem ist die Schnittstelle deutlich leistungsfähiger und stellt bis zu 100 Watt Ladestrom zur Verfügung. Per Adapter lassen sich ältere USB-Hardware und HDMI- oder Netzwerkkabel verbinden, womit die Schnittstelle ideal als einzige Schnittstelle für ultraschlanke Notebooks wie das Macbook Air geeignet ist: Über nur eine Schnittstelle kann das Gerät gleichzeitig geladen werden, Monitore ansprechend und USB-Hardware verwenden.

Vergrößern Thunderbolt 3 entspricht vom Kabel und den Basisfunktionen her dem USB 3.1-Standard, bietet aber zahlreiche Extras wie etwa PCI-Express-Leitungen für externe Grafikkarten oder ähnliche eigentlich interne Hardware.

Thunderbolt 3 ist USB 3.1 auf Steroiden

Gleichzeitig stellte sich aber schnell heraus, dass die Power von USB 3.1 für manche Nutzer zu gering ist: Thunderbolt 2 wies zu diesem Zeitpunkt bereits lange die doppelte Geschwindigkeit auf und erlaubte den Anschluss externer Hardware, sogar Grafikkarten, mit nur einem (aktiven und damit teuren) Kabel. Thunderbolt 3 sollte auch mit diesem Problem Schluss machen: Intel und Apple spezifizierten Thunderbolt 3 mit bis zu 40 Gigabit pro Sekunde, also der vierfachen Geschwindigkeit von USB 3.1. Bis zu 20 Gigabit pro Sekunde sind mit passiven Kabeln möglich, für die volle Geschwindigkeit müssen nach wie vor teure aktive Kabel gekauft werden. Vier PCI-Express-Lanes erlauben nicht nur das externe Anbinden eigentlich interner Hardware wie Grafikkarten, nein: Insgesamt acht DisplayPort 1.2-Kanäle ermöglichen auch das Ansprechen zweier 4K-Monitore oder eines 5K-Monitors pro Schnittstelle. Schnelles Ethernet und natürlich alle USB 3.1 sind ebenfalls integriert. Gleichzeitig übernahm man die USB-C-Schnittstelle des USB 3.1-Standards: Auf diese Weise wurde dem Schnittstellen-Chaos Einhalt geboten. Gleichzeitig kann der Standard bis zu 100 Watt Ladestrom liefern – der zusätzliche Netzstecker kann damit zumindest an Notebooks entfallen. Thunderbolt 3 ist damit ein USB 3.1 auf Steroiden.

Vergrößern Bis zum vollständigen Übergang auf den USB-C-Anschluss müssen Thunderbolt- und USB-C-Nutzer leider mit Adaptern leben. Da nur noch ein Kabel für externe Hardware und das Laden benötigt wird, ist das aber zu verkraften.

Für Anwender hat das positive Folgen: Bei der Auswahl eines Endgeräts oder einer Dockingstation müssen sie künftig also nur noch wissen, ob ihr Rechner USB 3.1 oder Thunderbolt 3 unterstützt: Während USB-3.1-Hardware immer auch an Thunderbolt-Ports arbeitet, ist das umgekehrt nicht der Fall: Thunderbolt-3-Hardware wird an einen USB-3.1-Port einfach nicht funktionieren. Für Mac-Nutzer bedeutet das in der Praxis, dass sie ein Macbook 12 Zoll trotz gleicher Stecker derzeit nicht an ein Setup für Macbook Pro stecken können – sofern dieses auf Thunderbolt 3 basiert. Auf dem Mac setzt Apple komplett auf Thunderbolt 3. Das iPad Pro von 2018 bietet eine gleich aussehende Buchse, diese aber "nur" USB 3.1 unterstützt. Der Grund dafür: Den von Apple selbst konzipierten A-Chips für iPhone und iPad fehlt der Controller für Thunderbolt 3, der bisher Intel-CPUs exklusiv ist.

Vergrößern Die verschiedenen Geschwindigkeiten von USB 2.0 bis Thunderbolt 3 im Überblick: Thunderbolt 3 ist die bislang mit Abstand schnellste Schnittstelle. Für die maximale Geschwindigkeit werden aber aktive Kabel benötigt

USB 4 ist Thunderbolt 3

Mittlerweile hat das USB-Konsortium die Spezifikationen von dem nächsten Standard veröffentlicht – USB 4 wird der Nachfolger von USB 3.1 heißen. USB 4 basiert eigentlich auf dem Thunderbolt-3-Standard und sollte vergleichbare Geschwindigkeiten und Funktionen bringen: USB 4 dritter Generation ist auf Datenübertragungsraten von 40 Gbits pro Sekunde oder 4,8 Gbyte/S ausgelegt, auch das Aufladen der Peripherie-Geräte mit bis zu 100W per USB Power Delivery ist möglich. Das Konsortium hat die Kompatibilität mit Thunderbolt 3 nur für Hubs und Docks zwingend vorgeschrieben, heißt so viel, die USB-4-Docks werden auch Thunderbolt-3-Geräte unterstützen. Bei den End-Geräten wie Notebooks und Smartphones sowie Peripherie ist die Kompatibilität mit dem bestehenden Standard dem Hersteller überlassen. Ob ein USB-4-Monitor mit einem Thunderbolt-3-Macbook funktioniert, wird wohl im Kleingedruckten bei den technischen Spezifikationen stehen. Der USB-4-Standard ist nach wie vor sehr neu, die ersten Produkte trudeln jetzt auf den Markt. Wenn dieser sich durchsetzt, werden alle Nutzer davon profitieren, was seit rund fünf Jahren Standard in der Mac-Welt ist.

Thunderbolt 3: Zukunftsstandard oder ein teurer Flop?

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