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【產業動態】PCI-SIG擴展藍圖:PCIe 7.0資料傳輸速率將再次翻倍

過去30年,PCI-SIG 一直是技術創新的領頭羊,其制定的 PCI Express(PCIe)規範一直是被廣泛選用的連接方式,也是運算環境中的重要組成部分;在2022年的PCI-SIG開發者大會上,PCI-SIG 慶祝成立30周年,同時宣布PCIe技術的下一個演進:PCIe 7.0規範;即將推出的PCIe 7.0規範計劃在三年內再次提升速度,將最近發布的PCIe 6.0規範的數據傳輸速率提升至128 GT/s,而PCIe 7.0規範預計於2025年向成員發布。

I/O Bandwidth Doubles Every Three Years

PCI-SIG 預計實現每三年將 I/O 頻寬提升三倍 (Graphic: PCI-SIG)


PCIe Speeds/Feeds - Pick Your Bandwidth

PCIe速度/傳輸速率 (Graphic: PCI-SIG)


PCI-SIG技術工作小組將開發PCIe 7.0規範,具有以下目標特色:

  • 透過x16配置以每秒128 GT/s的原始位元速率和最高512 GB/s的雙向傳輸

  • 使用PAM4(四階脈衝幅度調變)訊號傳輸技術

  • 專注於通道參數和傳輸距離

  • 繼續提供低延遲和高可靠性的目標

  • 提高功率效率

  • 保持與先前所有世代的PCIe技術的向下兼容性



企業在制定其發展計劃時,可以納入下一代的PCIe技術,並確信它將滿足其對可靠、高速、低延遲I/O連接的需求,PCIe 7.0技術將擴展PCI-SIG的藍圖,涵蓋數據密集型應用和市場,包括800 Gig乙太網路、人工智慧、和機器學習(AI/ML)、高性能計算(HPC)、量子計算、超大型資料中心、和雲端等領域,這將使企業能夠適應不斷成長的資料傳輸需求,並開發更強大的解決方案。


PCIe規範的更新週期

  1. 新規範的發布: 每個PCIe規範世代的應用起點,是由PCI-SIG組織完成並發布新一代PCIe規範;在新規範發布之前和之後,相關的元件製造商也會推出與新一代PCIe規範相匹配的控制元件,這些控制元件主要在於實現新一代規範所提供的功能和特性,以確保與新一代PCIe規範相容並能夠充分發揮其潛力。

  2. 推廣期間: 在新的PCIe規範完成後約12至18個月,製造商將開始推出支援新PCIe規範的周邊產品,如:固態硬碟(SSD)、高速網卡、或GPU加速卡,以促進並推動新PCIe規範的應用,這些產品的推出重點在於推動第一代PCIe規範的應用。

  3. 進入主流應用: 在周邊設備開始支援新的PCIe規格後的12到18個月,電腦和伺服器的處理器和晶片組也開始支援新的PCIe規格,使得新的PCIe規格進入電腦和伺服器,從而開始為主流核心平台提供各種應用。

  4. 成熟期: 在伺服器開始支援新的PCIe規格後的12到18個月,儲存陣列等外部儲存裝置也開始引入新的PCIe規格,儲存裝置核心架構的更新相較於伺服器要晚一代,因此,當儲存裝置也開始採用新的PCIe規格時,這也意味著這一代PCIe規格已進入成熟階段,並開始普及。


PCle 效能


這個標準最重要的特點之一是PCle連接的多通道性質,一個通道是一個單獨串行資料的通訊,類似於SATA連接;PCle在儲存裝置上使用四通道進行通訊,使數據傳輸速度比SATA通訊快上四倍。


所有的增強功能都帶來其他好處,同時減少功耗,NVMe和PCle的結合,再加上固態硬碟 (SSD) 沒有機械運動組件的特性,使得儲存裝置的耗電量下降,延長筆記型電腦和平板電腦的電池壽命,使用PCle連接器搭配NVMe協議能創造更快的SSD。


PCIe 7.0規格將專注於800G以乙太網路通訊傳輸,並包括人工智能、機器學習、雲計算和量子計算等領域,加速推動以資料運算為導向的大型資料中心、超級計算系統、軍事和太空探索等運算應用需求的普及。


如果觀察消費市場的需求,從用戶行為和硬體性能角度來看,即使到2025年使用PCIe 7.0性能的可能性不高;目前PCIe 4.0的傳輸性能已經能滿足頂級顯示卡和高速SSD的頻寬需求,即使近期微軟正式推出了能夠使GPU直接存取SSD遊戲材質數據 (game texture data) 的Direct Storage技術,消費市場在相當長的一段時間內仍應該停留在PCIe 5.0上。


然而,PCIe 7.0規格作為業界的統一標準,在專業領域,特別是大型資料中心、高性能計算(HPC)、異構加速(heterogeneous acceleration)等方面迫切需要,儘管像AMD、Intel和NVIDIA等公司可能會為他們的晶片開發更高速的傳輸技術,但PCIe仍然是市場上不同品牌產品組合中的重要且主流的標準技術。目前,對高性能計算、大型數據中心、甚至量子計算的需求正在增加,因此PCI-SIG必須加快標準制定的速度。


VIAVI Xgig 5P16 PCIE 解決方案


在PCIe 5.0方面,VIAVI Solution 提供了相應的產品和解決方案,PCIe 5.0是目前主流的PCI Express規格,具有更高的傳輸速度和頻寬,可支援高性能計算和資料中心的應用;VIAVI Xgig 5P16 為 PCIe 5.0 協定分析與驗證平台,可同時作為分析儀 (Analyzer)、錯誤注入 (Jammer) 與PCIe Gen5協議訓練及符合性測試發送 (Exerciser/Compliance)。 Xgig 5P16 最高可支援到16通道、達32GT/s速度,並可同時串接多台VIAVI Xgig系列產品,除了進行更複雜的A-J-A模式外,亦可配合Ethernet/SAS/FC等協定進行整合,以符合現今多協定情境。無庸置疑,VIAVI也會與PCI-SIG和CXL consortium密切合作隨規格演進推出新的解決方案。



關於 PCI-SIG

PCI-SIG是一個擁有並管理PCI規格使之成為開放產業標準的聯盟組織,該組織制定符合會員需求的標準I/O(輸入/輸出)規格,目前,PCI-SIG由超過900家產業成員組成,如果您有興趣加入PCI-SIG、或想了解董事會成員的名單,請至 www.pcisig.com


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文章來源:PCI-SIGMarket Prospects


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