5nm加持PCIe 6.0來了,帶寬翻番用途意想不到
2021年03月24日11:10

對於現今的大部分電腦來說,PCIe 4.0還處於普及階段,PCIe 5.0尚未到來,而PCIe 6.0標準規範還沒能徹底完成——預期是今年下半年正式發佈,但已經有廠商迫不及待地推出相關方案,產品也初見雛形。

5nm加持PCIe 6.0來了,帶寬翻番用途意想不到_新浪眾測
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作為電腦行業最通用的總線標準,PCIe 3.0用了足足7年都沒有過時,眼下PCIe 4.0還沒有全面普及,三大核心芯片廠商中,AMD的處理器和顯卡已經全面支援PCIe 4.0,是行動最快的,同時B550也成為了性價比最高的PCIe 4.0主板,讓入門級玩家也能享受到PCIe 4.0的高速。NVIDIA的新一代安培架構GPU同樣支援PCIe 4.0,如今出現了一卡難求的局面倒是令人有些唏噓。英特爾呢?儘管曾多次強調PCIe 4.0對遊戲沒什麼用,但第11代桌面酷睿Rocket Lake-S最終還是會加入支援,早期Z490主板部分已在硬件上做好準備,而服務器領域即將發佈的10nm Ice Lake-SP也會加入PCIe 4.0大家庭。

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至於PCIe 5.0,其實英特爾真的是表裡不一的典範,早在2019年8月,英特爾出貨的首款Agilex FPGA就支援PCIe 5.0了,根據泄露的路線圖,英特爾再下一代服務器平台Sapphire Rapids就會支援PCIe 5.0,同時還有望支援DDR5內存,AMD則可能要等到Zen 4架構才實現PCIe 5.0時代。

接下來說說PCIe 6.0。

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PCIe 6.0 v5.0初始版草案是2020年2月完成的,1.0正式版本最快會在今年年中發佈。

作為翻倍傳統的延續,PCIe 6.0能讓I/O帶寬翻番,達到64GT/s,在實際應用中,PCIe 6.0 x1單向帶寬為8GB/s,PCIe 6.0 x16單向帶寬為128GB/s,雙向帶寬達到了256GB/s。

同時,PCIe 6.0將延續PCIe 3.0時代就引入的128b/130b編碼方式,但加入了全新的脈衝幅度調製PAM4,以取代PCIe 5.0的NRZ,可以在單通道、單位時間封包更多的數據,並低延遲前向糾錯(FEC)和相關機製,從而改進帶寬效率。

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雖然規範還沒有最終成型,廠商已經迫不及待了。

今天Synopsys(新思科技)宣佈推出全球首個完整的PCIe 6.0 IP方案,全套方案包括控製器、PHY物理層和驗證IP,可供PCIe 6.0 SoC設計早期開發之用,也為規範的最終版提供了實驗支援。

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新方案基於Synopsys廣受好評的DesignWare IP PCIe 5.0方案,可完整支援PCIe 6.0的各項標準特性,包括64GT/s PAM-4信號調製、FLIT模式以及L0p低功耗模式等等,能夠滿足HPC高性能計算、AI、存儲SoC等應用領域對於延遲、帶寬、能效的各種複雜需求。

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為了實現吞吐量的最大化和延遲的最小化,Synopsys PCIe 6.0控製器採用了“MultiStream”(多流)架構,性能可達單流架構的兩倍,並且還有1024-bit寬度架構,可在關閉1GHz時序的同時,達到64GT/s x16的高帶寬,還優化了多數據源、多虛擬通道環境。

再者,新方案還使用了獨特的自適應DSP算法,從而支援早期的SoC開發,優化模擬和數字均衡,無論何種通道下,新方案都能獲得最Canon效。

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值得一提的是,Synopsys PCIe 6.0解決方案的PHY物理層還使用了當前最先進的5nm工藝,搭配自創的模擬DSP技術,可以將功耗降低20%。目前,新解決方案的驗證IP現已可用,而控製器、PHY物理層則計劃在今年第三季度提供早期試用,屆時PCIe 6.0規範應該已經正式公佈了。

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最後,可能有很多人會問,如今PCIe 3.0的帶寬很多時候都用不完,PCIe 4.0只有頂級發燒友才能感受到個中差異,PCIe 5.0尚未流行,那麼更先進的PCIe 6.0有什麼用呢?

事實上,PCIe 6.0顯然不是給消費級市場準備的,甚至連一般的企業級、數據中心級應用都會顯得殺雞用牛刀。PCIe 6.0有著更高的發展願景,這是針對雲端、AI人工智能、機器學習和邊緣計算等需要超高帶寬的領域而打造的,因為單個PCIe 6.0 x16就可以支援800G以太網,超過了現有技術的頂峰,還有各種加速器、FPGA、ASIC、存儲等領域。換句話說,也許普通人桌面電腦上很長時間都不會出現PCIe 6.0的身影,但最快從明年開始,這項技術就會和我們的工作、娛樂息息相關,就像運營商的基站一樣。

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