Qu'est-ce que l'USB Type-C et pourquoi NVIDIA en met dans ses GeForce RTX ?

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Carte graphique
David Legrand

L'une des avancées des nouvelles GeForce RTX et Quadro RTX de NVIDIA se trouve dans leur panneau arrière : un port VirtualLink. Pensé pour les casques de réalité virtuelle, il exploite un connecteur USB Type-C. De quoi ouvrir d'autres possibilités intéressantes.

Cela faisait un moment que nous n'avions pas été surpris par la liste des sorties vidéos intégrées à une carte graphique. La tendance ces dernières années était surtout à une fin progressive du DVI, après le VGA, au profit de l'HDMI et du DisplayPort (DP). Dans le meilleur des cas, on avait plus de connecteurs, d'une version plus ou moins avancée.

De ce point de vue, les GeForce RTX sont déjà bien dotées. Elles embarquent nativement trois DP 1.4a avec compression DSC 1.2. Elles peuvent ainsi gérer jusqu'à quatre écrans ou deux écrans 8K à 60 Hz. Pour ceux qui veulent plutôt relier une TV ou un ordinateur avec une connectique classique, un port HDMI 2.0b avec HDCP 2.2 est présent.

Mais c'est surtout le petit dernier qui nous intéresse aujourd'hui : le VirtualLink. Il prend la forme d'un connecteur USB Type-C et doit permettre l'utilisation de casques de VR avec un seul fil gérant le flux vidéo, des données et l'alimentation. Et puisqu'il exploite un standard aux fonctionnalités multiples, il est possible d'aller un peu plus loin. 

L'USB Type-C, plus qu'un connecteur réversible

Historiquement, les appareils USB exploitent un connecteur dit de Type-A. Introduit il y a plus de 20 ans, en janvier 1996, il est utilisé depuis les premières versions de la norme et se trouve sur à peu près tous les PC. Avec le temps et malgré l'évolution des débits, sa forme n'a pas évolué afin d'assurer une parfaite rétro-compatibilité. 

Mais voilà, ce connecteur a plusieurs défauts. Tout d'abord, il prend un peu de place avec un espace occupé de 12,5 x 5,75 mm. Ensuite, il n'est pas réversible. On doit forcément respecter un sens d'insertion, ce qui n'est pas très intuitif à l'usage en raison de l'aspect rectangulaire de cette connectique.

Ainsi, on se retrouve souvent à essayer dans un sens, puis dans l'autre si cela ne rentrait pas. On a vu plus pratique.

Avec l'USB 2.0 introduit en 2000 (High Speed jusqu'à 480 Mb/s), d'autres connecteurs ont vu le jour, que ce soit pour une intégration à des appareils plus compacts ou s'adapter à des usages mobiles comme les disques durs externes, smartphones et tablettes, etc. Ils sont en général regroupés dans deux familles : mini et micro.

Chacun était décliné, comme le connecteur classique, dans une version A pour les hôtes ou B pour les périphériques. Ici, la nouveauté résidait parfois dans un connecteur AB pouvant gérer les deux, assez peu utilisé. De quoi multiplier le besoin d'adaptateurs, ce qui est là encore tout sauf pratique. Surtout pour un standard devant servir à toute l'industrie. 

USB Type-C
Crédits : Ti

En 2008, L'USB 3.0 (renommé USB 3.1 Gen 1 depuis), était officialisé. Il apportait avec lui un débit dit SuperSpeed de 5 Gb/s. De quoi nécessiter une évolution du brochage des ports. Outre les deux pour l'alimentation et celles pour les données, quatre autres étaient ajoutées pour ce mode de transfert ultra-rapide en full-duplex : SSRx+/- et SSTx+/-.

On retrouvait une neuvième broche pour l'ID On-The-Go (OTG), introduit avec les ports mini/micro. Ce mode s'affranchit du fonctionnement hôte/appareil classique, ouvrant la voie d'une communication plus directe et la connexion de périphériques sur un smartphone notamment. Il peut être (dés)activé à la volée.

Cette mouture signait également la fin des connecteurs Mini, au profit des seuls Type-A/B et Micro B/AB.

En 2013, l'USB 3.1 Gen 2 porte le débit maximal à 10 Gb/s (SuperSpeed+), exploitable sans modification des connecteurs. Mais il introduit surtout l'USB Type-C, finalisé en 2014, qui doit progressivement remplacer tous les autres.

Comportant 24 broches, il est tout de même conçu de manière à permettre une rétrocompatibilité et l'utilisation d'adaptateurs Type-A/B sous la forme de simples câbles (passifs). Réversible, il ne mesure que 8,4 x 2,6 mm et peut être utilisé pour un appareil hôte ou esclave. Il se distingue également de par l'intégration de deux fonctionnalités poussées par le consortium USB-IF : Alternate Mode et Power Delivery.

Elles sont optionnelles, ce qui signifie qu'un appareil disposant d'un port USB Type-C peut les exploiter ou non. Un point important car il nécessitera d'être attentif lors de vos achats.  

  • USB Type-C Power Delivery
  • USB Type-C Power Delivery
  • USB Type-C Power Delivery

Jusqu'à 100 watts d'alimentation

C'est d'autant plus vrai dans le cas de Power Delivery (PD) où les pièges sont multiples. Cette solution, introduite en 2012 et finalisée dans sa version 2.0 afin d'accompagner l'arrivée de l'USB 3.1, promet en effet de fournir une alimentation pouvant atteindre 100 watts sous 5, 9, 15 ou 20 volts à nos appareils.

L'objectif est de faire de l'USB, et plus spécialement du Type-C, le candidat idéal pour la standardisation du connecteur d'alimentation. Si pour les smartphones les normes précédentes et leur petite dizaine de watts suffisaient, ce n'est pas la même chose dans le domaine des ordinateurs portables ou des écrans par exemple.

Dans sa version 1.0, PD exploitait différents profils (tension, courant) de charge. Depuis la version 2.0 ce n'est plus le cas, les Power Rules ayant fait leur entrée. Ainsi, une des quatre tensions supportées peut être appliquée et l'appareil peut fonctionner, à son maximum, dans une certaine plage de puissance en fonction de l'intensité fournie : 

  • 0 à 15 watts
  • 15 à 27 watts
  • 27 à 45 watts
  • 45 à 60 watts
  • 60 à 100 watts 

Sans Power Delivery, un connecteur Type-C peut fournir 1,5 ou 3 ampères sur 5 volts, soit 7,5 ou 15 watts. Comme pour les périphériques, les câbles pouvant gérer Power Delivery sont différents des modèles limités à un port USB Type-C classique. Ils intègrent un contrôleur spécifique. Là aussi, il faudra donc faire attention. 

C'est notamment ce qui explique que ces câbles coûtent en général plus cher, même si certains constructeurs n'hésitent pas à se faire plaisir, comme Apple qui vend son câble de charge de deux mètres pour MacBook (Pro) 25 euros, alors que l'on en trouve ailleurs pour moins de la moitié de ce prix.

Actuellement, cette norme est en train d'évoluer vers sa version 3.0, qui doit notamment apporter une meilleure granularité des tensions ou l'authentification. Au début de l'année, l'USB-IF a également annoncé la certification Fast Charger pour les alimentations qui utiliseront PD 3.0 et la fonctionnalité Programmable Power Supply (PPS).

Un port USB pour remplacer n'importe quel autre connecteur

Autre changement de taille : l'arrivée d'un flux vidéo dans le connecteur USB Type-C. Ici, on parle d'Alternate Mode (ou Alt Mode) comme s'il s'agissait d'une fonctionnalité unique. En réalité, elle couvre différentes implémentations parmi lesquelles DisplayPort, HDMI, MHL, Thunderbolt et VirtualLink (voir ci-dessous).

En réalité, ce mode vient en complément de ceux permettant d'utiliser un appareil comme hôte ou esclave et vise à exploiter un protocole différent de l'USB à travers un connecteur Type-C. Pour cela, il peut monopoliser tout ou partie de ses quatre liens pour le transfert de données. Il pourrait donc aussi bien être mis à profit pour une connexion réseau.

USB Type-C
Crédits : Ti 

Le cas VirtualLink

Pensé pour les casques de réalité virtuelle, ce standard établi par AMD, Microsoft, NVIDIA, Oculus ou encore Valve vient à peine d'être finalisé. Son implémentation rapide s'explique par le peu de changements opérés. 

En effet, l'idée est de couper la rétrocompatibilité USB 2.0 en réutilisant les broches libérées pour intégrer deux nouveaux liens de données. Ainsi, un même connecteur peut transporter un flux DisplayPort via quatre liens comme le prévoit au maximum l'Alt Mode, mais il peut également transférer des données aux débits de l'USB 3.1 Gen 2, soit 10 Gb/s. 

Côté alimentation, il se situe dans la plage des 15 à 27 watts de la norme PowerDelivery 2.0. NVIDIA communique de son côté sur la puissance maximale fournie et prévient que cela peut avoir une incidence sur le TDP de ses cartes, qui peut augmenter de 35 watts en complément de celui annoncé.

 GeForce RTX

Et dans la pratique ?

Pour le moment, il n'existe pas vraiment de casques de VR avec un port VirtualLink. Bien que cette connectique soit parfaitement  « Future-proof », elle apparaît surtout comme peu utile. Vraiment ? Pas totalement puisque reposant sur des standards, elle peut déjà être utilisée avec de nombreux produits. Tout d'abord, en exploitant ses capacités de charge.

Il peut en effet être utilisé pour recharger vos smartphones, batteries externes ou même un ordinateur portable via un câble USB PD. Dans ce dernier cas la puissance de 27 watts peut constituer une limite, mais ça peut toujours dépanner.  

Pour le vérifier, nous avons utilisé une GeForce RTX 2080 DUKE (8G OC) qui nous a été fournie par MSI. Un modèle qui se distingue des versions classiques proposées par NVIDIA de par un très large ventirad qui assure un fonctionnement semi-passif (Zero Frozr), les ventilateurs étant à l'arrêt lorsqu'ils ne sont pas nécessaires (lorsque le GPU est peu sollicité).

Elle annonce des fréquences de 1 515 à 1 845 MHz, contre 1 515 à 1710 MHz pour un modèle de référence, soit un gain d'un peu moins de 8 % en théorie. La fréquence de la mémoire est inchangée.

  • GeForce RTX 2080 DUKE 8G OC
  • GeForce RTX 2080 DUKE 8G OC
  • GeForce RTX 2080 DUKE 8G OC 

Elle utilise trois ventilateurs de 90 mm Torx 2.0 (roulement à deux rangées de billes) en complément d'un radiateur dont la base est en cuivre nickelé, traversé par trois caloducs. On retrouve également les classiques de la carte qui veut attirer les joueurs : plaque arrière, gestion de diodes RGB (Mystic Light Sync). 

Côté connecteurs, elle reprend les recommandations de NVIDIA : un NVLink, du PCIe 8+6 broches pour l'alimentation, trois sorties DP 1.4a, une HDMI 2.0b et le fameux connecteur USB Type-C gérant le VirtualLink Alt Mode. Elle est d'ores et déjà disponible à partir de 920 euros, contre 850 euros pour les RTX 2080 les plus classiques.

  • Comment activer la charge Power Delivery ? 

Attention, vu l'emplacement du port, prévoyez un câble assez grand. Malheureusement, il est pour le moment difficile de trouver des modèles qui vont plus loin que deux ou trois mètres. On regrettera aussi qu'aucun constructeur n'ait pensé à proposer un petit rack à placer en façade d'un boîtier qui serait relié à ce port. Peut-être que cela viendra.

Quoi qu'il en soit, connecter un appareil à ce port suffit. Pratique si vous n'avez pas d'USB Type-C sur votre PC. La machine doit être allumée pour que cela fonctionne, mais la charge débute avant la mise en route de l'OS et ne dépend donc pas de l'installation d'un pilote. Celui intégré par l'USB pour NVIDIA vise ainsi d'autres besoins.

Cela fonctionne ainsi également pour les utilisateurs de Linux (un pilote USB étant de toute façon également présent). En veille, la carte graphique ne semble pas alimenter ce port, contrairement à celui qui est intégré à notre carte mère. Lors de la charge d'un PC portable depuis une machine au repos, nous avons relevé une consommation en hausse, passant de 48 à 79 watts. Avec un iPhone X qui était entièrement déchargé, on passait de 48 à 62 watts.

  • Peut-on utiliser l'Alt Mode pour relier un écran ? 

Pour savoir si un moniteur pouvait être relié à ce port, nous avons utilisé un LG 29UM69G-B acheté pour le labo. Ce modèle 29 pouces est équipée d'une dalle IPS de type WFHD (Wide Full HD, 21:9, 2560 x 1080 pixels), gère la technologie FreeSync d'AMD et dispose d'un trio d'entrées vidéo : DP 1.2, HDMI 1.4 et USB Type-C. Il coûte un peu moins de 300 euros.

Première chose à savoir : il ne peut pas être alimenté via son port USB Type-C. À l'inverse, il ne peut fournir qu'une alimentation de 1,5 A sur 5 V, il n'est donc pas Power Delivery. Aucun autre port USB ou réseau n'étant présent sur le panneau arrière de l'écran, il ne peut pas non plus faire office de hub. Dommage. Mais cela illustre assez bien le fait que la présence d'un connecteur Type-C n'est pas toujours le signe d'une grande modernité.

Pour tester la compatibilité avec l'Alternate Mode, nous avons utilisé trois câbles : un Type-C (compatible Power Delivery) des deux côtés, un avec un connecteur mâle HDMI, l'autre avec un DisplayPort. Comme nous nous y attendions, tout a parfaitement fonctionné, sauf dans le cas de l'HDMI où l'écran restait noir (malgré la détection de la connexion). L'Alt Mode HDMI ne serait pas supporté ? Impossible à dire pour le moment.

Là aussi, nous obtenions le même résultat sous Linux et Windows. 

  • Soyons fous : connectons… des périphériques USB

Dernière question vitale s'il en est : ce port étant avant tout un port USB, est-ce que l'on peut l'utiliser comme tel avec différents périphériques. Pour cela nous avons utilisé un adaptateur Type-C offrant un connecteur Type-A (3.0) mais aussi un lecteur de cartes. Ce genre de produit se trouve assez facilement pour un peu moins de 10 euros

Et les résultats sont là : carte microSD, clavier, souris, webcam, hub avec port Gigabit (RJ45) tout y est passé et a été parfaitement reconnu. Dans le cas de la clé USB, un modèle Extreme Pro 128 Go de Sandisk annonçant un débit séquentiel aux alentours de 400 Mo/s. Dans la pratique, nous avons pu atteindre 300 Mo/s aussi bien en lecture qu'en écriture.

Des résultats du même niveau que ceux obtenus avec un port situé sur la carte mère. Là aussi, le fonctionnement était identique sous Windows ou Linux (avec les pilotes propriétaires de NVIDIA) sans distinction.


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