多代竞争中,PCIe走向何方?

本文转自:蓝鲸财经
文|半导体产业纵横
2022年1月15日 , PCI-SIG组织宣布PCIe 6.0规范标准v1.0版本正式发布 。
PCIe 6.0被称作是21世纪以来PCIe最大的历史变化 , PCIe 6.0规范将PCIe 5.0规范(32GT/s)的带宽和功率效率提高了一倍 , 同时可提供更低的延迟 。
此前PCIe 5.0/4.0/3.0都采用基于NRZ(Non-Return-to-Zero)的128b/130b编码 。PCIe 6.0则改用PAM4脉冲调幅信令 , 1b/1b编码 , 单个信号就能有四种编码(00/01/10/11)状态 , 比之前翻番 , 允许承载最高30GHz频率 。PCIe6.0具有4级 (PAM4) 信号的脉冲幅度调制 , 可以实现轻量级前向纠错 (FEC) 和循环冗余校验 (CRC) , 减轻与PAM4信令相关的误码率,并保持了前几代PCIe技术相同的向后兼容性 。
多代竞争中,PCIe走向何方?
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PCI-SIG的路线图曾表示 , I/O带宽每三年会翻倍 。但是 , PCIe的技术快速迭代并没有带来PCIe的市场需求 , 目前市场进步已经远远滞后于技术 。
PCIe6.0不起波澜
虽然这是一个争抢科技首发的时代 , 但是在PCIe 6.0的使用上 , 头部公司却又讳莫如深 。如上文所说 , 英特尔、AMD都刚刚开始发布5.0的面世计划 , 英伟达也只是表态推出BlueField-3 DPU支持PCIe 5.0 。
在6.0发布之前、发布之后 , 除IP、设计公司之外 , 仍鲜有产品公司表态 。
最快推出PCIe 6.0产品的公司是Rambus , 它今年在全球首个发布了完全符合PCIe 6.0的控制器 , 但是没有展示实物 。
Rambus的PCIe 6.0接口控制器支持64GT/s传输数据率 , x1通道满足8GB/s的单向物理带宽(相当于PCIe 4.0 x4) , x16达256GB/s , 双向512GB/s 。新一代PAM4脉冲调制同样在线 , 编码状态翻番到4个 , 最高可承载30GHz频率 , 而且加入FEC(前向纠错)用来纠正信号错误 。
但最新推出的Rambus产品并不是民用 , 它主要针对数据中心、人工智能、机器学习、HPC、汽车、物联网、和航空航天等领域 。除了Rambus , 群联也表示已经开始为PCIe 6.0 SSD开发低级组件 , 并预计将在2025年至2026年推出 。
IP和设计在PCIe 6.0上的动作更早 , PCI SIG发布PCIe 6.0规范最终草案几周后 , Cadence推出首批经过硅验证的IP封装之一 , 使芯片开发人员能够在他们的设计中实施PCIe 6.0支持并对其进行测试 , 将使早期采用者能够在2022年至2023年为芯片添加对PCIe6.0的支持 。
Cadence的PCIe 6.0 IP包括一个控制器和一个基于DSP的 PHY(物理接口) 。该控制器采用多数据包处理架构 , 在x16配置中支持高达1024位宽的数据路径 , 并支持PCIe 6.0的所有关键特性 , 例如高达64 GT/s的数据传输速率(双向)、具有四级 (PAM4)信令的脉冲幅度调制、低延迟前向纠错 (FEC)、FLIT 模式和 L0p电源状态 。
比Cadence更早 , 新思去年3月就宣布了针对 PCI Express (PCIe) 6.0 技术的完整 IP 解决方案 , 其中包括控制器、PHY 和验证 IP , 支持 PCIe 6.0 片上系统 (SoC) 设计的早期开发 。
青黄不接的三代接口
实际上 , 目前大多公司新发布的都是关于PCIe 5.0协议的接口 。
2021年10月 , 英特尔发布的基于Alder Lake的处理器12代酷睿 , 使用PCIe5.0标准 , 其面向数据中心的下一代处理器SapphireRapids也增加PCIe 5.0 。而AMD方面 , 在2022年开年发布会上 , 苏姿丰博士表示AMD在2022年下半年即将发布的Zen4架构和AM5平台也将支持PCIe5.0 。AMD与Intel的入局 , 也标志着PCIe 5.0的大规模商用已经全面开花 。
在存储SSD方面PCIe 5.0也在落地生根 。去年7月 , 三星电子预告了其首款PCIe 5.0 SSD , 将面向数据中心支持PCIe 5.0 x4(单端口)或者PCIe5.0 2x2(双端口) , 总带宽16GB/s 。三星的这款SSD预计将于2022年第二季度推出 。