PCIe 6.0有啥用？

大名鼎鼎的Rambus近期宣布，推出全球首個(gè)PCIe 6.0接口子系統(tǒng)，主要面向高性能數(shù)據(jù)中心、AI SoC等領(lǐng)域。Rambus的這套方案包括完整的PHY物理層、控制器IP，完整符合PCIe 6.0規(guī)范，針對(duì)異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)全面優(yōu)化，同時(shí)也支持最新的CXL 3.0規(guī)范，可優(yōu)化內(nèi)存資源。其中的PCIe 6.0控制器，就是Rambus今年年初發(fā)布的，也是全球第一個(gè)同類方案。

PCIe 6.0被認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)誕生19年來最具革命性的一次飛躍，不僅數(shù)據(jù)傳輸率再次翻番最高可達(dá)64GT/s，x16單向帶寬128GB/s、雙向帶寬256GB/s，更是升級(jí)為1b/1b編碼的PAM4脈沖調(diào)制、提升信號(hào)完整性和信號(hào)穩(wěn)定性的ECC前向糾錯(cuò)機(jī)制、提升高帶寬效率的FLIT流量控制單元、更高安全級(jí)別的IDE引擎。當(dāng)然，它依然保持了對(duì)PCIe 5.0、PCIe 4.0、PCIe 3.1/3.0的向下兼容。現(xiàn)階段，PCIe 5.0才剛剛開始進(jìn)入市場(chǎng)，PCIe 6.0為時(shí)尚早，首批支持的平臺(tái)之一將是Intel下下下下代至強(qiáng)，代號(hào)Diamond Rapids。對(duì)于即將到來的PCIe 5.0信號(hào)和下一代的PCIe 6.0信號(hào)，在PCI-SIG制定的規(guī)范文檔中還有很多細(xì)節(jié)知識(shí)可供研究。對(duì)于未來的PCIe 5.0 & 6.0而言，更主要的應(yīng)用還是基于其物理層之上的CXL協(xié)議，這是改變服務(wù)器內(nèi)部資源訪問方式的重大變革

淺談PCIE6.0;為什么要說是19年來最大革命

PCIe 6.0被認(rèn)為是PCIe問世近20年以來變化最大的一次。坦率來說，PCIe 4.0/5.0都是對(duì)3.0的小修小改，比如依然采用基于NRZ（Non-Return-to-Zero）的128b/130b編碼。PCIe 6.0則改用PAM4脈沖調(diào)幅信令，1b/1b編碼，單個(gè)信號(hào)就有能四種編碼（00/01/10/11）狀態(tài)，比之前翻番，允許承載最高30GHz頻率。不過，由于PAM4信號(hào)比NRZ脆弱，所以配套上馬了FEC前向糾錯(cuò)機(jī)制，糾正鏈路中的信號(hào)錯(cuò)誤，保障數(shù)據(jù)完整性。除了PAM4和FEC，PCIe 6.0的最后一項(xiàng)主要技術(shù)就是在邏輯層使用FLIT（流量控制單元）編碼。其實(shí)，PAM4、FLIT都不算新技術(shù)，在200G+的超高速以太網(wǎng)早已應(yīng)用，其中PAM4沒能大規(guī)模推廣的原因在于物理層成本太高。另外，PCIe 6.0依然保持了向下兼容。

PCIe 6.0按照傳統(tǒng)繼續(xù)讓I/O帶寬翻番達(dá)到64GT/s，應(yīng)用到實(shí)際中，PCIe 6.0 x1單向?qū)嶋H帶寬8GB/s，PCIe 6.0 x16單向帶寬128GB/s、雙向帶寬256GB/s。?如今廣泛使用的PCIe 4.0 x4 SSD，到時(shí)候只需要PCIe 6.0 x1就可以搞定。PCIe 6.0將延續(xù)PCIe 3.0時(shí)代引入的128b/130b編碼方式，除了原有的CRC外，有趣的是，新的通道協(xié)議還支持在以太網(wǎng)、GDDR6x中被使用過的PAM-4編碼，取代PCIe 5.0 NRZ，可以在單個(gè)通道、同樣時(shí)間內(nèi)封包更多數(shù)據(jù)，以及被稱為前向糾錯(cuò)(FEC)的低延遲數(shù)據(jù)糾錯(cuò)機(jī)制，以使增加帶寬變得可行且可靠.

很多人可能會(huì)疑問，PCIe 3.0的帶寬很多時(shí)候都用不完，PCIe 6.0有啥用？由于包括人工智能在內(nèi)的數(shù)據(jù)饑渴型應(yīng)用的增加，更快傳輸速率的IO通道逐漸成為專業(yè)市場(chǎng)客戶的需求，PCIe 6.0技術(shù)的高帶寬能讓包括加速器、機(jī)器學(xué)習(xí)和HPC應(yīng)用需要高IO帶寬產(chǎn)品性能得到充分釋放。不斷發(fā)展的汽車行業(yè)是半導(dǎo)體的熱點(diǎn)，PCI-SIG也希望能從中受益，PCI-Special Interest Group已成立新的PCIe技術(shù)工作組，專注于如何提高PCIe技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用，因?yàn)樵撋鷳B(tài)系統(tǒng)對(duì)帶寬的需求增加非常明顯，但作為能夠?qū)?a target="_blank">微處理器、GPU、IO設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)連接起來數(shù)據(jù)通道，PC要獲得PCIe 6.0接口的支持，主板廠商需要格外小心地布置能夠處理高速信號(hào)的走線，而芯片組廠商也需要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作。

英特爾一位發(fā)言人拒絕發(fā)表何時(shí)在設(shè)備中加入PCIe 6.0支持，但確認(rèn)消費(fèi)級(jí)Alder Lake和服務(wù)器側(cè)的Sapphire Rapids、Ponte Vecchio都將支持PCIe 5.0、NVIDIA方面同樣拒絕何時(shí)引入PCIe 6.0，但用于數(shù)據(jù)中心的BlueField-3 DPU已經(jīng)支持PCIe 5.0；PCIe Spec只是規(guī)定了物理層需要實(shí)現(xiàn)的功能、性能與參數(shù)等，置于如何實(shí)現(xiàn)這些卻并沒有明確的說明。也就是說，廠商可以根據(jù)自己的需要和實(shí)際情況，來設(shè)計(jì)PCIe的物理層結(jié)構(gòu)來保證功能即可！線纜廠商可以發(fā)揮的空間將更大！

編輯：黃飛

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