長期在資料中心、伺服器佔有一席之地的PCI Express(PCIe)介面,不僅利用其優勢擴展儲存之外的應用市場,明年第一季更將底定PCIe 4.0(Gen4)規格。第四代規格傳輸速率將一舉提升至64GBps,以因應資料中心、伺服器對於儲存資料量的增加,以及新應用對於資料儲存速度須更快速的需求。

PCI-SIG董事會成員暨Synopsys DesignWare PCI Express技術行銷經理Richard Solomon表示,隨著許多新興或是現有的應用,如人工智慧(AI)運算處理、高階網通設備,對於資料中心及伺服器儲存裝置傳輸速率的需求越來越高。為因應市場變化,PCI-SIG推出PCIe 4.0規格,預計2019年第一季底定;並已開始研擬PCIe 5.0標準規範,以滿足應用市場永遠追求更高頻寬的要求。

PCIe 4.0規格目前制定的進程是已於2018年6月提供PCI-SIG會員0.7版草案階段,預計到2019年第一季才會推出完整的1.0版。PCIe 4.0主要的特性除了傳輸速率可達64GBps外,還包括減少系統延遲、提升設備可靠度,以及可向下相容PCIe前幾代的版本。

Solomon指出,為了能夠支援64GBps的傳輸速率,PCIe 4.0技術架構並未大改,但連接器的部分有些微的改動,但對於相關廠商來說,PCIe 4.0仍可向下相容過去版本的連接器,因此無須擔心要採用PCIe 4.0規格,就得將現有的裝置全數汰換掉。

PCIe 4.0主要目標市場為透過低成本的方式提升頻寬,以解決大數據應用的需求,以及工作站、伺服器、桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦、嵌入式系統、周邊裝置和高效能運算市場…等。Solomon認為,雖然目前PCIe在人工智慧、企業伺服器、汽車、雲端服務系統、個人電腦(PC)與行動裝置,以及儲存設備,都有其發揮的空間,也有業者開始導入PCIe介面,但可預期PCIe 4.0首發應用仍會以儲存系統和伺服器為大宗。

事實上,PCIe 4.0規格的催生主要是來自一些網通大廠如Google,全力發展人工智慧技術,對於資料中心伺服器對內與對外資料儲存與讀寫速度的需求大幅提升,而現有PCIe 3.0 32GBps的傳輸速度已有些不足所致。Solomon強調,過去PCIe 3.0 32GBps的傳輸速度已足以應付,因此PCIe 4.0版在PCIe 3.0底定相隔7年後才開始於2017年提出討論。然而新應用、新技術的發生,使得傳輸頻寬永遠不足,這也是PCIe 4.0規格問世後,PCI-SIG計畫將在2019年推出傳輸速率可再翻一倍的PCIe 5.0版的原因。

20181030NT11P1 PCIe各版本傳輸速率一覽表。(來源:PCI-SIG)

針對PCIe 5.0規格,Solomon透露,PCIe 5.0將著重在傳輸速率的升級,可達128GBps,還有連接器的研究、可靠度,以及其向後相容性。其主要應用領域將包括人工智慧、機器學習、遊戲、視覺運算、儲存和高階網路解決方案,即400Gb乙太網路和雙200Gbps無線頻寬(InfiniBand)解決方案…等,以及用於高頻寬解決方案的加速器和GPU附件。

不僅如此,PCI-SIG已與SD協會(SD Association)合作,將PCIe 3.0規格帶入SD Card(SD Express Card)中。使支援NVMe的SD Express Card擁有985MBps傳輸速率。未來PCIe 4.0與5.0的規格也將進一步導入SD Express Card,以滿足不斷變化的行動和從端裝置運算效能的提升,以及成像、遊戲、物聯網和汽車應用所需。