Introducció a les especificacions PCIe 5.0

• Introducció a les especificacions PCIe 5.0

L'especificació PCIe 4.0 es va completar el 2017, però no va ser compatible amb plataformes de consum fins a la sèrie Rydragon 3000 de 7 nm d'AMD, i anteriorment només productes com ara supercomputació, emmagatzematge d'alta velocitat de classe empresarial i dispositius de xarxa utilitzaven la tecnologia PCIe 4.0.Tot i que la tecnologia PCIe 4.0 encara no s'ha aplicat a gran escala, l'organització PCI-SIG fa temps que desenvolupa un PCIe 5.0 més ràpid, la velocitat del senyal s'ha duplicat des dels 16GT/s actuals als 32GT/s, l'ample de banda pot arribar als 128 GB/ s i s'ha completat l'especificació de la versió 0.9/1.0.La versió v0.7 del text estàndard PCIe 6.0 s'ha enviat als membres i el desenvolupament de l'estàndard està en bon camí.La taxa de pins de PCIe 6.0 s'ha augmentat a 64 GT/s, que és 8 vegades la de PCIe 3.0, i l'ample de banda en canals x16 pot ser superior a 256 GB/s.En altres paraules, la velocitat actual de PCIe 3.0 x8 només requereix un canal PCIe 6.0 per aconseguir-ho.Pel que fa a la v0.7, PCIe 6.0 ha aconseguit la majoria de les funcions anunciades inicialment, però el consum d'energia encara millora encara més.d, i l'estàndard ha introduït recentment l'equip de configuració de potència L0p.Per descomptat, després de l'anunci el 2021, PCIe 6.0 es podrà comercialitzar el 2023 o el 2024 com a molt aviat.Per exemple, el 2019 es va aprovar PCIe 5.0 i només ara hi ha casos d'aplicació

En comparació amb les especificacions estàndard anteriors, les especificacions PCIe 4.0 van arribar relativament tard.Les especificacions PCIe 3.0 es van introduir el 2010, 7 anys després de la introducció de PCIe 4.0, de manera que la vida útil de les especificacions PCIe 4.0 pot ser curta.En particular, alguns venedors han començat a dissenyar dispositius de capa física PCIe 5.0 PHY.

L'organització PCI-SIG espera que els dos estàndards coexisteixin durant un temps, i PCIe 5.0 s'utilitza principalment per a dispositius d'alt rendiment amb requisits de rendiment més elevats, com ara Gpus per a IA, dispositius de xarxa, etc., la qual cosa significa que PCIe 5.0 és és més probable que aparegui en entorns de centre de dades, xarxa i HPC.Els dispositius amb menys requisits d'amplada de banda, com ara ordinadors de sobretaula, poden utilitzar PCIe 4.0.

Per a PCIe 5.0, la velocitat del senyal s'ha augmentat de 16GT/s de PCIe 4.0 a 32GT/s, encara utilitzant la codificació 128/130, i l'amplada de banda x16 s'ha augmentat de 64 GB/s a 128 GB/s.

A més de duplicar l'ample de banda, PCIe 5.0 aporta altres canvis, canviant el disseny elèctric per millorar la integritat del senyal, la compatibilitat amb PCIe i molt més.A més, PCIe 5.0 s'ha dissenyat amb nous estàndards que redueixen la latència i l'atenuació del senyal a llargues distàncies.

L'organització PCI-SIG espera completar la versió 1.0 de l'especificació el primer trimestre d'aquest any, però poden desenvolupar estàndards, però no poden controlar quan s'introdueix el dispositiu terminal al mercat, i s'espera que el primer PCIe 5.0 els dispositius debutaran aquest any i més productes apareixeran el 2020. Tanmateix, la necessitat de velocitats més altes va impulsar el cos estàndard a definir la propera generació de PCI Express.L'objectiu de PCIe 5.0 és augmentar la velocitat de l'estàndard en el menor temps possible.Per tant, PCIe 5.0 està dissenyat per augmentar simplement la velocitat a l'estàndard PCIe 4.0 sense cap altra característica nova significativa.

Per exemple, PCIe 5.0 no admet senyals PAM 4 i només inclou les noves funcions necessàries per permetre que l'estàndard PCIe admeti 32 GT/s en el menor temps possible.

Reptes de maquinari

El principal repte a l'hora de preparar un producte compatible amb PCI Express 5.0 estarà relacionat amb la longitud del canal.Com més ràpida sigui la velocitat del senyal, més gran serà la freqüència portadora del senyal transmès a través de la placa de PC.Dos tipus de danys físics limiten la mesura en què els enginyers poden propagar senyals PCIe:

· 1. Atenuació de canal

· 2. Reflexions que es produeixen al canal per discontinuïtats d'impedància en pins, connectors, forats passants i altres estructures.

L'especificació PCIe 5.0 utilitza canals amb una atenuació de -36 dB a 16 GHz.La freqüència de 16 GHz representa la freqüència de Nyquist per a senyals digitals de 32 GT/s.Per exemple, quan s'inicia el senyal PCIe5.0, pot tenir una tensió de pic a pic típica de 800 mV.Tanmateix, després de passar pel canal recomanat de -36 dB, es perd qualsevol semblança amb un ull obert.Només aplicant l'equalització basada en el transmissor (desaccentuació) i l'equalització del receptor (una combinació de CTLE i DFE) el senyal PCIe5.0 pot passar pel canal del sistema i ser interpretat amb precisió pel receptor.L'alçada mínima esperada dels ulls d'un senyal PCIe 5.0 és de 10 mV (post-equalització).Fins i tot amb un transmissor de baixa fluctuació gairebé perfecte, una atenuació significativa del canal redueix l'amplitud del senyal fins al punt que qualsevol altre tipus de dany del senyal causat per la reflexió i la diafonia es pot tancar per restaurar l'ull.