Hard du hard • HDMI, DisplayPort, USB‑C, DVI, VGA : l’évangile des connecteurs & définitions

Et finit par s'égarer pour devenir... Frères Thunderbolt et USB4 : le DisplayPort voyage par USB-C

Du DP 1.1a tunnelisé en 2011 aux 120 Gbit/s vers les écrans du Thunderbolt 5

Tout commence chez Intel sous le nom de Light Peak, présenté en 2009 avec le soutien d'Apple. L'idée était carrément de remplacer le cuivre par de la fibre optique, avec 10 Gbit/s au départ et la promesse de grimper à 100 Gbit/s en une dizaine d'années. De quoi remplacer d'un coup FireWire, USB, DisplayPort, Ethernet ou SATA : du tout-en-un, quoi. La fibre, trop chère et trop fragile pour un usage domestique, a vite été abandonnée au profit du cuivre, quitte à recourir à des câbles actifs, qui réamplifient le signal, pour gagner en longueur.

Le tunneling : tout le monde dans le même tuyau

Le principe n'a rien d'une invention d'Intel : il vient des réseaux, où l'on encapsule un protocole dans un autre depuis les années 1990, du GRE aux VPN qui font passer votre trafic privé à travers Internet. L'idée est toujours la même : on découpe les données en paquets, on leur colle une étiquette qui dit d'où ils viennent et où ils vont, et on les envoie dans un tuyau commun qui se moque bien de ce qu'il transporte. Intel a appliqué la recette à la connectique avec Light Peak, devenu Thunderbolt en 2011 : DisplayPort et PCI Express voyagent dans le même câble, découpés en paquets par un contrôleur, puis remis en forme par celui d'en face. L'USB4 a repris le principe en 2019 en y ajoutant l'USB 3, et c'est aujourd'hui le cœur de tous les docks et écrans USB-C un poil sérieux.

Découper, étiqueter, partager : c'est moi le tunneling

Si le DisplayPort se prête si bien au jeu, c'est qu'il fonctionne déjà par micro-paquets : il n'y a qu'à les ranger dans ceux de l'USB4. Le HDMI et son TMDS, flux continu calé sur une horloge, n'ont pas cette chance : aucun tunnel ne le transporte, et un dock qui affiche une prise HDMI embarque en réalité un convertisseur DisplayPort vers HDMI. Le bilan, lui, tient en deux colonnes.

les +	les pas +
Un seul câble pour les écrans, le stockage, le réseau, la carte graphique externe et la charge	Un contrôleur de chaque côté du câble : plus cher, plus gourmand, et des docks qui chauffent
Une bande passante partagée à la demande : sans écran, tout le lien profite aux données	La vidéo se sert en premier : deux écrans 4K grignotent une bonne partie d'un lien à 40 Gbit/s, au détriment du SSD ou de l'eGPU
Le chaînage : jusqu'à six appareils Thunderbolt à la queue leu leu, et des docks multi-écrans sans passer par le MST	Des plafonds propres au tunnel : deux flux DisplayPort au plus en Thunderbolt 4, quelle que soit la carte graphique
Un lien qui évolue sans toucher aux protocoles : le Thunderbolt 5 transporte du DP 2.1 dans la même prise USB-C	Sur PC fixe, la carte graphique n'est pas reliée au contrôleur : il faut un câble DP en boucle vers la carte Thunderbolt, sinon l'image vient du processeur
Un écran DisplayPort classique reste utilisable : le port bascule alors en DP natif	Pas de HDMI dans le tunnel, et une latence ajoutée certes infime, mais pas nulle

En clair, le tunneling est imbattable sur un portable, où un seul câble remplace tout un tiroir de connectique. Sur un PC de jeu, en revanche, rien ne vaut encore un bon vieux câble DisplayPort La vidéo se sert en premier : deux écrans 4K grignotent une bonne partie d'un lien à 40 Gbit/s, au détriment du SSD ou de l'eGPU branché directement sur la carte graphique.

Le Thunderbolt voit réellement le jour en février 2011 sur les MacBook Pro, avec une prise Mini DisplayPort. Il propose deux canaux de 10 Gbit/s dans chaque sens et un principe qui fera toute sa force : le tunneling. Le flux DisplayPort (1.1a à l'époque) et le PCI Express sont découpés en paquets, transportés dans le même lien puis restitués à l'arrivée. Brancher un écran DP classique fonctionne aussi, le port basculant alors en DP natif. Le Thunderbolt 2 (2013) agrège les deux canaux pour offrir 20 Gbit/s et passe au DP 1.2, ce qui ouvre la porte à la 4K à 60 Hz.

Le Thunderbolt 3, annoncé en juin 2015, change de prise pour adopter l'USB-C et double à nouveau le débit : 40 Gbit/s, du PCIe 3.0 x4 et deux flux DisplayPort. Ces flux sont en DP 1.2 avec le contrôleur Alpine Ridge, puis en DP 1.4 avec Titan Ridge en 2018. Le tout s'accompagne d'une charge jusqu'à 100 W via l'USB Power Delivery. Contrairement à une idée tenace, il n'a jamais été intégré au chipset : il fallait un contrôleur dédié jusqu'à son intégration directe dans le processeur avec Ice Lake, en 2019. Cette même année, Intel ouvre le protocole, qui devient la base de l'USB4.

DisplayPort flat-design edition Type-C

L'USB4 (2019) reprend ainsi le protocole du Thunderbolt 3 à 20 ou 40 Gbit/s, mais rend la plupart des fonctions facultatives. Le Thunderbolt 4, arrivé en 2020, ne va pas plus vite (40 Gbit/s), mais impose des minimums : deux écrans 4K à 60 Hz (ou un 8K), 32 Gbit/s de PCIe, la charge de l'ordinateur et des câbles universels. En clair, un Thunderbolt 4, c'est un USB4 40 Gbit/s où toutes les cases sont cochées.

Le Thunderbolt 5, annoncé en septembre 2023 et arrivé dans les premières machines fin 2024 (les MacBook Pro M4 Pro et M4 Max en tête), s'appuie sur l'USB4 v2 et sa signalisation PAM-3. Il offre 80 Gbit/s dans chaque sens, 64 Gbit/s de PCIe 4.0, jusqu'à 240 W de charge et transporte du DisplayPort 2.1. Sa vraie trouvaille pour l'affichage s'appelle Bandwidth Boost : lorsque les écrans branchés le réclament, trois des quatre voies passent en émission. On obtient alors 120 Gbit/s vers les écrans, contre 40 Gbit/s en retour. De quoi piloter jusqu'à trois moniteurs, par exemple trois dalles 4K à 144 Hz, ou des écrans à très haute fréquence.

Pour la vidéo, retenez donc qu'il existe deux façons de sortir une image par USB-C. Le DP Alt Mode réaffecte les paires haute vitesse de la prise au DisplayPort : deux voies en conservant l'USB 3, ou quatre voies sans lui, jusqu'à l'UHBR20 en DP 2.1. Le tunneling USB4/Thunderbolt encapsule le DP dans le lien de données et partage dynamiquement la bande passante avec le reste (stockage, réseau, carte graphique externe). Ce qui reste, par ailleurs, l'autre grand intérêt de ces normes : brancher une carte graphique format desktop à un portable... mais cela nous éloigne de notre sujet des connectiques vidéo.