PCIe 6.0著眼車用與AI頻寬需求

作者 : Gary Hilson,EE Times特約記者

與前一代版本類似,最新的PCIe 6.0規格鎖定資料密集應用環境,例如資料中心、高性能運算(HPC),以及AI與ML,而隨著現代的車輛繼續演進為帶著輪子的伺服器──或者該說是資料中心——許多儲存技術也開始進軍車用領域...

為了滿足快速發展的車用、人工智慧(AI)以及機器學習(ML)工作負載頻寬需求,包括Rambus等公司開始改變習慣採用PCIe互連的設計,將PCIe和CXL資料平面有效地結合在一起,以最佳化互連性能。

因為有眾多業者都為PCIe的發展做出了貢獻──目前PCIe標準工作小組(SIG)的成員廠商已經達到900多家,最新一代PCIe規格大概並未帶來太多驚喜。在過去的二十年,PCIe在運算領域變得幾乎是無處不在,也催生了其他成熟與新興標準,例如NVMe (Non-Volatile Memory Express)和CXL (Compute Express Link)。

與前一代版本類似,最新的PCIe 6.0規格鎖定資料密集應用環境,例如資料中心、高效能運算(HPC),以及AI與ML,而隨著現代的車輛繼續演進為帶著輪子的伺服器──或者該說是資料中心——許多儲存技術也開始進軍車用領域,包括同時採用NVMe和PCIe的固態硬碟(SSD)。

PCIe SIG總裁暨兼董事會主席Al Yanes表示,有鑑於PCIe已經成為儲存空間和NVMe的代名詞,從戰略角度來看,車用領域已成為關注焦點,更不用說汽車相關應用正朝著更高頻寬需求發展,就像智慧型手機自問世以來的發展軌跡。

而加速器以及AI、ML等應用,將會對PCIe 6.0可提供的頻寬有最大需求;Yanes在接受《EE Times》採訪時形容,這是「革命性的躍進」,因為PCIe 6.0提供的頻寬是前一代規格的兩倍,原始資料速率可達64GT/s,透過x16配置則可高達256GB/s。

 

PCIe規格每三年會將I/O頻寬加倍。

(來源:PCIe SIG)

 

PCIe 6.0還實現了PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4)等級的訊令,以及基於流量控制單元(flow control unit,Flit)的編碼,後者支援PAM4調變,透過結合新添加的前向糾錯(Forward Error Correction)和循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check)共同運作,可實現頻寬加倍。Yanes解釋,所有這些都能在不犧牲延遲的情況下達成,而且向下相容PCIe 5.0。

此外Yanes表示,並非人人都需要PCIe 6.0,但新規格確實能提供在維持頻寬的同時、又減少接腳數的選項。而PCIe SIG成員對技術發展藍圖有所了解也很有幫助,如此他們就能在規劃產品時做出明智的決策。

對Rambus來說,在市場準備就緒時協助客戶採用最新版本的PCIe規格,是該公司率先宣佈推出PCIe 6.0控制器的主要動機;該控制器旨在滿足快速演進的AI/ML應用,以及資料密集型工作負載預期需求。其PCIe 6.0控制器還可提供安全功能,包括監控和保護PCIe鏈路免受實體攻擊的IDE (Integrity and Data Encryption)引擎。

Rambus的IP核心部門總經理Matt Jones表示,開發新款控制器的關鍵考量之一,是PCIe 6.0和CXL 3.0將共用電氣介面,這是因為延遲性成為PCIe和CXL資料平面連結的關鍵問題。Jones透露:「我們已經做了相當明智的事情,基本上添加IDE後的延遲為零;」此外Rambus也充分利用了Flit功能,讓控制器中的邏輯能更被最佳化。

 

支援PCIe 6.0的Rambus解決方案。

(來源:Rambus)

 

在數月甚至數年前就「超前部署」對某些技術的支援,在Rambus並不罕見;例如第三代高頻寬記憶體(HBM)規格才剛剛正式推出,該公司已經協助客戶準備好相關設計,而採用其準HBM 3記憶體介面,結合完全整合實體層與數位記憶體控制器的設計,可能要18個月之後才會出現於上市產品。

其他已經宣佈推出PCIe 6.0解決方案的公司還包括Tektronix,該公司發表號稱業界首款相容PCIe 6.0的基地台發射器測試解決方案。然而在此同時,PCIe 6.0要被市場接受還有一段路要走,因為PCIe 4.0才剛剛獲得廣泛採用,例如美光(Micron)最新發表的SSD,才剛採用PCIe 4.0介面和該公司的176層3D NAND。

 

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年6月號

責編:Judith Cheng

(參考原文:PCIe 6.0 Designed to Meet Automotive, AI Bandwidth Demands,By Gary Hilson)

 

 

 

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