Introducere în specificațiile PCIe 5.0

• Introducere în specificațiile PCIe 5.0

Specificația PCIe 4.0 a fost finalizată în 2017, dar nu a fost acceptată de platformele consumatorilor până la seria 7nm Rydragon 3000 de la AMD, iar anterior numai produse precum supercomputing, stocare de mare viteză la nivel enterprise și dispozitive de rețea foloseau tehnologia PCIe 4.0.Deși tehnologia PCIe 4.0 nu a fost încă aplicată la scară largă, organizația PCI-SIG a dezvoltat de mult un PCIe 5.0 mai rapid, rata semnalului s-a dublat de la actualul 16GT/s la 32GT/s, lățimea de bandă poate ajunge la 128GB/ s, iar specificația versiunii 0.9/1.0 a fost finalizată.Versiunea v0.7 a textului standard PCIe 6.0 a fost trimisă membrilor, iar dezvoltarea standardului este pe drumul cel bun.Rata de pin a PCIe 6.0 a fost crescută la 64 GT/s, care este de 8 ori mai mare decât a PCIe 3.0, iar lățimea de bandă în canale x16 poate fi mai mare de 256 GB/s.Cu alte cuvinte, viteza actuală a PCIe 3.0 x8 necesită un singur canal PCIe 6.0 pentru a fi realizată.În ceea ce privește v0.7, PCIe 6.0 a realizat majoritatea caracteristicilor anunțate inițial, dar consumul de energie este încă îmbunătățit.d, iar standardul a introdus nou echipamentul de configurare a puterii L0p.Desigur, după anunțul din 2021, PCIe 6.0 poate fi disponibil comercial cel mai devreme în 2023 sau 2024.De exemplu, PCIe 5.0 a fost aprobat în 2019 și abia acum există cazuri de aplicare

În comparație cu specificațiile standard anterioare, specificațiile PCIe 4.0 au venit relativ târziu.Specificațiile PCIe 3.0 au fost introduse în 2010, la 7 ani după introducerea PCIe 4.0, astfel încât durata de viață a specificațiilor PCIe 4.0 poate fi scurtă.În special, unii furnizori au început să proiecteze dispozitive de nivel fizic PCIe 5.0 PHY.

Organizația PCI-SIG se așteaptă ca cele două standarde să coexiste de ceva timp, iar PCIe 5.0 este utilizat în principal pentru dispozitive de înaltă performanță cu cerințe de debit mai mari, cum ar fi Gpus pentru AI, dispozitive de rețea și așa mai departe, ceea ce înseamnă că PCIe 5.0 este este mai probabil să apară în centre de date, rețea și medii HPC.Dispozitivele cu cerințe mai mici de lățime de bandă, cum ar fi desktop-urile, pot utiliza PCIe 4.0.

Pentru PCIe 5.0, rata semnalului a fost crescută de la 16GT/s a lui PCIe 4.0 la 32GT/s, utilizând încă codificarea 128/130, iar lățimea de bandă x16 a crescut de la 64 GB/s la 128 GB/s.

Pe lângă dublarea lățimii de bandă, PCIe 5.0 aduce și alte schimbări, schimbând designul electric pentru a îmbunătăți integritatea semnalului, compatibilitatea cu PCIe și multe altele.În plus, PCIe 5.0 a fost proiectat cu noi standarde care reduc latența și atenuarea semnalului pe distanțe lungi.

Organizația PCI-SIG se așteaptă să finalizeze versiunea 1.0 a specificației în primul trimestru al acestui an, dar pot dezvolta standarde, dar nu pot controla când dispozitivul terminal este introdus pe piață și este de așteptat ca primul PCIe 5.0 dispozitivele vor debuta anul acesta, iar mai multe produse vor apărea în 2020. Cu toate acestea, nevoia de viteze mai mari a determinat corpul standard să definească următoarea generație de PCI Express.Scopul PCIe 5.0 este de a crește viteza standardului în cel mai scurt timp posibil.Prin urmare, PCIe 5.0 este conceput pentru a crește pur și simplu viteza la standardul PCIe 4.0 fără alte caracteristici noi semnificative.

De exemplu, PCIe 5.0 nu acceptă semnale PAM 4 și include doar noile caracteristici necesare pentru a permite standardului PCIe să accepte 32 GT/s în cel mai scurt timp posibil.

Provocări hardware

Provocarea majoră în pregătirea unui produs care să accepte PCI Express 5.0 va fi legată de lungimea canalului.Cu cât rata semnalului este mai rapidă, cu atât este mai mare frecvența purtătoare a semnalului transmis prin placa PC.Două tipuri de daune fizice limitează măsura în care inginerii pot propaga semnalele PCIe:

· 1. Atenuarea canalului

· 2. Reflecții care apar în canal datorită discontinuităților de impedanță în pini, conectori, găuri de trecere și alte structuri.

Specificația PCIe 5.0 utilizează canale cu atenuare de -36 dB la 16 GHz.Frecvența 16 GHz reprezintă frecvența Nyquist pentru semnale digitale de 32 GT/s.De exemplu, când pornește semnalul PCIe5.0, acesta poate avea o tensiune tipică de la vârf la vârf de 800 mV.Cu toate acestea, după trecerea prin canalul recomandat -36dB, orice asemănare cu un ochi deschis se pierde.Numai prin aplicarea egalizării bazate pe transmițător (de-accentuare) și a egalizării receptorului (o combinație de CTLE și DFE) semnalul PCIe5.0 poate trece prin canalul sistemului și poate fi interpretat cu acuratețe de către receptor.Înălțimea minimă așteptată a ochilor a unui semnal PCIe 5.0 este de 10 mV (post-egalizare).Chiar și cu un transmițător cu vibrații reduse aproape perfect, atenuarea semnificativă a canalului reduce amplitudinea semnalului până la punctul în care orice alt tip de deteriorare a semnalului cauzată de reflexie și diafonie poate fi închis pentru a restabili ochiul.