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

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

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）

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）

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。