帳號:
密碼:
最新動態
 
產業快訊
CTIMES / 文章 /
PCIe 7.0有什麼值得你期待!
不僅更快,還更省電

【作者: 籃貫銘】   2024年04月25日 星期四

瀏覽人次:【1204】

也許64 GT/s已經很快了,但對那些每天面對超級巨量資料的應用來說,這可能只是暫時的權宜之計而已,尤其是全球數據量正日日夜夜地急速膨脹,下一代的高速傳輸標準必須要盡早就位,所以PCIe 7.0來了。


說PCIe 7.0來了其實不正確,因為它仍在制定中,PCI-SIG約是在2023年啟動PCIe 7.0的制定作業,並預計2025年才會完成並頒布,而要落實到實際應用,最快也要等到2028年,目前最新的進度是4月初才剛剛完成了「0.5版」。


為什麼需要PCIe 7.0?

對PCI-SIG來說,每3年倍增一次I/O頻寬是他們的使命,所以在這個前提之下,PCIe 7.0的提出就是既定發展藍圖的實踐。而且更重要的,是不能讓標準的頻寬落後實際的傳輸頻寬,持續拉開這段差距,也是維持應用創新動能的重要手段。


但這幾年,我們可以明顯感受到PCI-SIG的推動力道持續維持高檔,很大的原因就是產業需求一直催促著PCIe 前進,特別是在高性能運算(HPC)、人工智慧(AI)和次世代汽車應用的帶動下,I/O匯流排勢必得要跟上,甚至是領先一個世代以上。


也因此,PCIe 7.0作為PCI Express(PCIe)標準的第七代版本,將提供比PCIe 6.0更高的數據傳輸速率,以滿足不斷成長的資料中心、HPC、AI,以及ADAS與自動駕駛應用的需求。


另一方面,隨著全球節能規範的不斷升級,加以任務導向(mission critical)應用的範疇不斷擴大,提升能源效率與延遲性能,也是PCIe 7.0的發展目標所在,以確保次世代的高性能應用有更佳的功耗表現與可靠度。


當然,PCIe可以不斷的進化和突破,背後的大功臣當然是得益於半導體技術的與日俱進。在先進晶片製程與IC設計的加持下,PCIe 7.0的目標效能也就早早被訂下了標線。



圖一 : PCI-SIG副總裁Richard Solomon
圖一 : PCI-SIG副總裁Richard Solomon

PCIe 7與PCIe 6的比較

從6.0再進化到7.0,PCIe 7.0肯定要有些不凡之處。但PCI-SIG副總裁Richard Solomon卻說:「PCIe 7.0最大的變更,就是沒有任何變更!」


這句話說的也許誇張,但卻充分表達出了PCIe 7.0的首要任務,那就是維持6.0的技術規範,並穩定發展。


Richard Solomon進一步解釋,PCIe 6.0是一次重大的升級,為了維持頻寬速度倍增的目標,採用了全新的訊號傳送模式,由過去的「不歸零編碼(NRZ)」,轉換到PAM4。而這個改動是一個影響深遠的轉換,不僅訊號發射與控制端的晶片設計都需要重頭來過,測試與驗證的儀器設備也需要有新的規格,因此對整個產業鏈都是一個巨大的衝擊。


也因此,為了更好的延續上個版本的改動,同時也讓產業鏈能夠更成熟的導入新的技術規格,PCIe 7.0除了傳輸速度與功耗性能的提升之外,幾乎沒有添加太多的新東西。


依據PCI-SIG最新的發布,PCIe 7.0預計仍將在2025年發布,主要的規格如下:


‧ 透過 x16 配置.提供 128 GT/s 原始位元率與512 GB/s 的雙向位元率


‧ 採用 PAM4(4 階脈衝幅度調變)訊號


‧ 關注渠道參數和覆蓋面


‧ 持續實現低延遲和高可靠性


‧ 提高電源效率


‧ 向下容性所有前代 PCIe 技術


表一:PCIe 7.0與PCIe 6.0比較表

特性

PCIe 6.0

PCIe 7.0

數據傳輸速率

8 GT/s

16 GT/s

通道頻寬(x4)

64 GB/s

128 GB/s

低延遲

FLIT, FEC

FLIT, FEC

節能


從上表可以看出,PCIe 7.0在數據傳輸速率、通道頻寬方面都較 PCIe 6.0有所提升,但除此之外,其實大致上都維持與PCIe 6.0相當的技術。


具體而言,PCIe 7.0最大的優勢就是體現在更高的傳輸性能,以及更佳的能源效率。 對於HPC、AI和ML等應用來說,PCIe 7.0的數據傳輸速率和通道頻寬是PCIe 6.0的兩倍,意味著它可以提供更高的性能,而這是十分重要的特色;另一方面,PCIe 7.0也更重視節能功能,除了降低功耗,同時也提升能源效率,這對於資料中心運營商來說,這一點至關重要。


以資料密集型市場為目標應用

很直接的,PCI-SIG一開始就為PCIe 7.0設定了主要的目標領域,也就是所謂的「資料密集型市場」。而落實到具體的應用上,則有如 800G 乙太網路、人工智慧/機器學習、超大規模資料中心、HPC、量子運算、以及雲端運算等。


以下是PCIe 7.0針對各個具體應用所能帶來的優勢:


‧800G 乙太網路:傳輸頻寬倍增,不僅大幅縮短傳輸時間,同時也有助於降低能源的消耗。


‧AI /ML:由於資料傳輸頻頸的突破,PCIe 7.0將使AI系統能夠更快地訓練和執行AI模型。


‧HPC: PCIe 7.0將使HPC系統能夠處理更大的數據集,也能運行更複雜的模擬。


‧超大型資料中心: PCIe 7.0能讓資料中心部署更高性能的HPC、AI和ML工作負載,為次世代應用打造超大型的資料中心。


‧量子運算:運子運算速度要比傳統電腦更快,能夠比傳統電腦更快地解決複雜且龐大的運算任務,但同時它也仰賴更大的頻寬速度來運行。


而有鑑於高階的PCIe規範在資料中心的應用重要性日益提升,改進線纜連接的性能也成為頻寬速度突破的要點所在。因此,PCI-SIG也在今年第一季發表了新一代的佈線規格「CopprLink 5.0/6.0」。


PCI-SIG指出,新佈線規格主要目標應用是資料中心、伺服器、儲存、網路和加速器等,而主要的發展動機主要如下:


‧ 高頻寬應用需要更長的通道涵蓋範圍和拓撲彈性


‧ 在32和64 GT/s 時,PCB 損耗會縮短通道涵蓋範圍,並限制平台彈性


‧ 纜線是為系統設計人員提供彈性及帶動創新的另一種選擇



圖二 : PCI-SIG新一代的佈線規格「CopprLink 5.0/6.0」,要目標應用是資料中心。(source:PCI-SIG)
圖二 : PCI-SIG新一代的佈線規格「CopprLink 5.0/6.0」,要目標應用是資料中心。(source:PCI-SIG)

將朝「光連接友善」前進

由於生成式AI應用席捲全球,為了回應產業對於超高速傳輸技術的期待,PCI-SIG已在2023年成立了光學工作小組,以研究光傳輸技術,特別是矽光子技術與PCIe互連的可能性。然而,PCI-SIG也明確表示,光連接技術短期內仍不會有明確的進度,至少要到PCIe 10.0版本之後才會有比較具體的發展,但PCIe朝「光連結友善(Optical-friendly)」前進是肯定的方向。


Richard Solomon表示,目前PCI-SIG光學工作小組的成員包含多家大家耳熟能詳的科技大廠,當中也有具備光學連接技術的單位,但目前一切都仍在討論之中。儘管大家對此技術有很大的期待,但光連接技術不會是「現在」就出現,仍需要一段時間去發展。


Richard Solomon指出,從現行的技術演進來看,他認為PCIe技術在「銅」線上仍可以有很多的改進,例如於2024年第一季發布的「CopprLink 5.0/6.0 佈線規格」,仍將持續推進傳輸的速度和頻寬,至少可以在延續兩個世代。因此他認為,光連接技術要能在PCIe規範上實現,應該要到PCIe 10.0之後。


不過,持續關注矽光子等光傳輸技術絕對是PCIe重要的發展方針,也許不見得會納入規範之中,但提供更佳的整合與搭配性能,將會是PCIe光學工作小組主要任務所在。


目前PCI-SIG 光學工作小組主要在支援廣泛的光學技術,同時可能開發適用於特定技術的外型尺寸,而不受光學技術限制。潛在的外型尺寸包括:可插拔光學收發器、板載光學元件、共同封裝光學元件和光學I/O。


而關於光學技術預計的 PCIe 規範更新,PCI-SIG指出,將朝向使用相同的元件,確保最少的變更(例如,預計使用相同的Flit 模式、相同的鏈路調訓等)。潛在的規格增強包括:根據光側協調速度轉換、使邊帶訊號處於帶內、使規格更加節能,以及擴大覆蓋範圍等。



圖三 : 矽光子收發器(source:imec)
圖三 : 矽光子收發器(source:imec)

結語

儘管PCIe 7.0 技術主要是針對資料密集型市場所設計的互連方案,但除了更快的傳輸速度、更強力的通道參數與覆蓋範圍之外,PCIe 7.0 架構將專注提升能源效率,以滿足次世代高性能運算同時對於效能與節電的要求。因此,我們也可以期待,未來的高速互連技術將不會再是一個吃電怪獸。


值得注意的是,PCIe技術不僅受到資料中心的青睞,其實汽車產業和工業應用也十分看重這個技術。PCI-SIG在2023年委託了市場研究公司ABI Research 進行調查,發現汽車和邊緣運算的垂直產業擁有龐大的成長潛能,整體潛在市場 (TAM)複合年增長率(CAGR)高達53%,再者,PCIe 技術在行動裝置的垂直領域也表現良好。而這些領域也將成為PCI-SIG耕耘的重點。


相關文章
PCIe傳輸複雜性日增 高速訊號測試不可或缺
PCIe橋接AI PC時代
PCIe效能滿足功耗敏感性裝置與關鍵任務應用
以合適Redriver或Retimer元件擴展PCIe協定訊號範圍
多代 PCIe 推動打造高效能互連系統
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新聞
» 國衛院與華碩集團結盟 推動醫療資訊及生醫大數據研發運用
» 台灣醫療暨健康照護展實力 打造臺灣新護體神山
» 工研生醫慶25周年 鏈結產醫打造健康產業護國群山 
» NETGEAR引進Wi-Fi 7無線路由器 發揮AI平台最大效益
» 2024台塑企業應用技術交流 產學激盪減碳永續議題


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3  v3.20.2048.3.236.142.143
地址:台北數位產業園區(digiBlock Taipei) 103台北市大同區承德路三段287-2號A棟204室
電話 (02)2585-5526 #0 轉接至總機 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw