MSI x ASMedia：「真」USB4 實測速度飆破 3,700MB/s

在 MPG Z790 Carbon Max WiFi 主機板介紹篇提到，MSI 為這款產品配備 USB4 擴充介面卡，現在藉由終端裝置的搭配組合，來進行 USB4 傳輸速度體驗。

MSI 在 Computex 2023 展出 USB4 擴充介面卡，產品名稱為 USB4 PD100W（MS-4489）。而後於 Intel Raptor Lake Refresh 解禁前，確定列為 MPG Z790 Carbon Max WiFi 主機板之標準配件，因而有這次實測體驗機會。

關於 USB4 的前世今生，應該無須大長篇講清楚說明白，以下只會簡單提到些許概念。USB4 起源要從 2019 年說起，Intel 將 Thunderbolt 3 技術無償貢獻給 USB Promotion Group，而後由 USB-IF 完成 USB4 規範制定與頒布。

如此誕生的 USB4，它和 Thunderbolt 3 基本特性相仿並具有互換相容性，從主控制器、裝置端晶片再到線材皆然。這也包含了 Thunderbolt 4，因為 Intel 並未更改其核心架構設計，一方面也強調和 USB4 的互換相容性。

不過套句前人的話：「我們生活的世界猶如類比訊號那樣多變，不像數位只有 0 與 1 這樣單純」，其實 USB4 與 Thunderbolt 3 / 4 仍然有些功能性差異，是否該畫上等號見仁見智，以下將會逐步帶到其中些許資訊。

MSI USB4 PD100W（MS-4489）擴充介面卡

USB4 PD100W（MS-4489）是採用 ASMedia 控制器，ASMedia 針對 USB4 開發設計 ASM424X 系列解決方案，包含主控制器 ASM4242，以及裝置端控制晶片 ASM2464PD 和 ASM2464PDX。

ASM4242 是款全功能 USB4 v1.0 控制器，主要傳輸特性支援 USB4 Gen 3×2（USB4 40Gbps）與 USB4 Gen 2×2（USB4 20Gbps）協議，也相容於 Thunderbolt 3 介面。

它支援 PCIe、USB、DisplayPort 等隧道協定，USB 最高達 USB 3.2 Gen 2×2（20Gbps），反觀 Thunderbolt 3 / 4 是以 USB 3.2 Gen 2（10Gbps）為主，另外還有 VESA DisplayPort v1.4a / Alt Mode 提供影音傳輸能力。

ASM4242 系列匯流排介面設計為 PCIe 4.0 x4（64Gbps），並且提供相同規格的 PCIe 隧道模式支援，也由於 USB4 採用動態頻寬配置設計，像是在外接儲存裝置應用實測速度可以達到 3,7xxMB/s 之譜（約等 29.xGbps）。

反觀 Intel 的 Thunderbolt 3 / 4，PCIe 隧道模式只支援到 PCIe 3.0 x4（32Gbps）規格，其中 Thunderbolt 3 更強制保留部分頻寬供 DisplayPort Alt Mode 使用，因此 JHL6000 系列控制器實際可用頻寬約 22Gbps、JHL7000 系列約 24Gbps。

Thunderbolt 3 在外接儲存應用，實測速度最多為 3,0xxMB/s 左右（約等 24Gbps），Thunderbolt 4 固然取消了頻寬保留機制，但似乎還沒有儲存類裝置採用。相對而言，USB4 更能讓 PCIe 3.0 x4 裝置發揮出完整性能，這點差異也是很有感。

好的，採用 ASM4242 控制器設計的 USB4 PD100W（MS-4489），Type-C 第 1 埠額外支援 USB-PD 100W 供電，因而得接上 PCIe 6pin 輔助電源，另外少不了提供 2 埠 DisplayPort 用於混入如顯示影音訊號。

USB4 PD100W（MS-4489）只適用於自家特定主機板，沒有內建 Thunderbolt 4 控制器的 Z790 Max 系列大多有提供，它需要與主機板的 JTBT_U4_1、USB 2.0 插座連結，藉以傳遞控制訊號（牽動 UEFI BIOS）。

除此之外就沒有什麼安裝設定需求，主機板 UEFI BIOS 能自動偵測並使其發揮作用，至於在 Windows 11 之類作業系統，也會自動為它掛載 ASMedia USB 3.20 eXtensible Host Controller – 1.20（Microsoft）驅動程式。

ASMedia ASM2464PD & ASM2464PDX

為了能夠實測體驗展示 USB4 PD100W（MS-4489）速度，MSI 另外向 ASMedia 商借 USB4 裝置端測具，提供如同在 Computex 2023 看到的那 USB4 轉 M.2 NVMe SSD 轉接板，讓我們搭配固態硬碟模組進行測試。

ASMedia 第一代 USB4 裝置控制器晶片有 2 款，ASM2464PD 與 ASM2464PDX 本是同根生，ASM2464PD 主要針對一般 PCIe NVMe 外接儲存應用設計，ASM2464PDX 則支援更廣泛的 PCIe 外接應用（例如外接顯示卡）。

兩者關鍵功能性都和 ASM4242 控制器相對應，例如支援達 USB4 / Thunderbolt（40Gbps）、PCIe 4.0 x4（64Gbps），向下相容 USB 最高為 USB 3.2 Gen 2×2（20Gbps），換言之也是全功能的 USB4 裝置控制器晶片產品。

到了近期，能看到採用 ASMedia 方案的外接盒、品牌固態硬碟，陸續出現在零售通路市場。在此之前，一些標榜為 USB4 的外接盒產品，大多以 Intel Thunderbolt 3 控制器搭配 PCIe <> USB 橋接器構成，只是和 USB4 相容並非「真」USB4 產品。

實際將 ASM2464PD 連接到電腦上，當使用 ASM4242 或 USB4 相容控制器時，Windows 會自動為它掛載標準 NVM Express 控制器、NVMe 磁碟機等驅動程式，這部分無異於電腦內接的 PCIe NVMe 模組。

反之，將 ASM2464PD 連接至電腦的 USB 埠，會使用大家所熟悉那 USB 橋接器模式（USB 3.2 <> PCIe）運作，Windows 將掛載使用 USB Attached SCSI（UAS）Mass Storage Device 存放控制器驅動程式。

兩者差異應該無須多說，USB4 / Thunderbolt 換種方式來講，就是實現 PCIe 外接應用的可能性，不大有第三方工具軟體相容性問題。而 USB 橋接運作模式會有些限制，例如查看 M.2 模組硬體資訊的工具，通常無法順利使用。

最後稍微提一下線材，基本上 USB4 與 Thunderbolt 4 線材產品，具有比較好的互換相容性。這部份真要說起來不是三言兩語就能結束，總之建議選用通過 USB-IF 測試認證的產品，且需要留意 USB 40Gbps 與 USB 20Gbps 規格之分。

USB4 實測體驗比較

性能實測體驗階段，我們為 ASM2464PD 轉接板搭配 PCIe 4.0 x4 NVMe 模組（Kingston KC3000 1TB），另外也將之安裝於主機板上執行相同測試，提供基準參考數據作為比較組。

由於是首度嘗試體驗 USB4，裝置端也並非使用市售版產品，所以我們傾向聚焦在 USB4 PD100W（MS-4489），沒有多做互換相容性測試比較，諸如此類議題就留待下個回合吧。

下列彙整數據也相當容易解讀，首要是 USB4 PD100W（MS-4489）搭配 ASM2464PD 轉接板，從最大速度來看實際表現是如何，而且和 Thunderbolt 3 介面的 FireCuda Gaming Docking 相較之下有多少差異。

測試平台

處理器：Intel Core i7-14700K
記憶體：Crucial DDR5 Pro DDR5-5600 32GB Kit（CP2K16G56C46U5）
系統碟：Crucial T700 PCIe 5.0 NVMe SSD 2TB
電源供應器：ASUS ROG Thor II 1000W
散熱器：Noctua NH-D15S
顯示器：ASUS TUF Gaming VG28UQL1A
作業系統：Microsoft Windows 11 Pro 64bit 22H2
參考比較組、測試碟：Seagate FireCuda Gaming Docking（Intel JHL7440 Thunderbolt 3 控制器）、SilverStone MS12（ASMedia ASM2364 USB 3.2 Gen 2×2 控制器）、KC3000 PCIe 4.0 NVMe M.2 SSD 1TB

USB4 PD100W（MS-4489）搭 ASM2464PD，在 CrystalDiskMark 測試中所獲得最大速度，SEQ1M Q8T1 條件為讀取 3549.74MB/s、寫入 3691.01MB/s，SEQ128K Q32T1 則是讀取 3714.18MB/s、寫入 3578.91MB/s。

反觀 FireCuda Gaming Docking 連接至 USB4 PD100W（MS-4489），礙於前面提到的頻寬保留因素，實測最大值僅 2906.6MB/s 左右。兩相比較，USB4 PD100W（MS-4489）搭配 ASM2464PD 這組合，能高出 24.x～28.x％不等。

至於將 ASM2464PD 轉接板連接至 USB 3.2 Gen 2×2（20Gbps）埠，試驗其 USB 隧道運作模式的表現，在 CrystalDiskMark 讀取 2,057.92MB/s、寫入 2,076.56MB/s（SEQ1M Q8T1），較 USB4 模式慢 72.x～93.x％不等。

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (1)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (2)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (3)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (4)

另外就 4K 隨機存取 IOPS 吞吐量來看，USB4 PD100W（MS-4489）搭配 ASM2464PD 對上 FireCuda Gaming Docking，在 ATTO Disk Benchmark、CrystalDiskMark、Anvil’s Storage Utilities 等測試內，動輒出現領先達倍數的結果。

更甚者，FireCuda Gaming Docking 在 ATTO Disk Benchmark 所測得吞吐量，和 ASM2464PD 轉接板以 USB 3.2 Gen 2×2（20Gbps）模式運作相去不遠，得在 CrystalDiskMark 或 Anvil’s Storage Utilities 較高佇列深度才拉開多一些差距。

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (5)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (6)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (9)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (10)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (7)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (8)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (11)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (12)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (13)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (14)

MSI MPG Z790 Carbon Max WiFi - USB4 Benchmark (15)

最後，透過 FastCopy 進行檔案傳輸試驗，可以看到 USB4 方案速度達讀取 3,659MB/s、寫入 3,228MB/s，至於 FireCuda Gaming Docking 是讀取 2,860MB/s、寫入 2,568MB/s，落差在 25.x～27.x ％之譜，和前面的基準性能測試相呼應。