PCI-SIG今年5月正式推出PCI Express(PCIe)5.0版;近期又宣佈將在2021年推出PCIe 6.0標準規範。PCIe 5.0傳輸速率已達32GT/s,PCIe 6.0更是將達64GT/s,傳輸速率越高時,傳輸介面內部訊號會衰減得越嚴重,這已是不變的「鐵則」,這對相關業者來說將必須面臨新的挑戰。所幸,智慧重定時器(Smart Retimer)可協助廠商解決問題。

Astera Labs商務長Sanjay Gajendra表示,現今包括越來越龐大的社交網路影音串流、人工智慧(AI)/機器學習(ML)技術專用晶片所衍生的新應用,以及連網汽車甚至未來的自駕車,在在對雲端資料中心伺服器的運算效率帶來新的挑戰。促使伺服器架構產生改變——納入更多不同處理器進行異質運算,以讓伺服器能更快地處理更多新興應用所衍生出來的資訊。

目前伺服器架構中的所有部分,如主處理器、儲存單元、主記憶體、FPGA/AIP/GPU,以及智慧網路介面控制器(Smart NIC)間,皆主要透過PCIe介面進行溝通。也因此,為因應伺服器內部主機板各單元間能更快速的溝通,PCI-SIG推出了傳輸速率更高的PCIe 5.0與6.0版。雖然伺服器內部架構雖然改變,PCIe傳輸速率也已跟著提升,但伺服器廠商也遭遇傳輸速率越高,訊號衰減越嚴重的難題。

20191031NT11P1 伺服器架構。圖中可見PCIe 5.0由於傳輸速率高達32GT/s,以至於量測到的訊號傳輸品質眼圖,呈現模糊一片,甚至沒開眼。(資料來源:Astera Labs、https://ubm.io/2WtcdQv)

Gajendra說明,訊號衰減可由幾個方式進行改善,其中之一是縮短各單位間訊號需傳輸的距離,但現有的PCB尺寸大小不變的狀況下,只能採用更好的PCB,伴隨而來的則會是高成本苦果。為解決此難題,延伸高速PCIe傳輸距離,Astera Labs推出適用於PCIe 4.0與5.0的智慧Retimer產品組合。

Astera Labs的智慧Retimer具備超低延遲、低功耗,以及在超高速傳輸下不但可以擴展傳輸距離,還仍可維持訊號完整性,避免訊號衰減造成的麻煩。Gajendra指出,Astera Labs專注於解決各種傳輸瓶頸,新的智慧Retimer產品除了具備上述優點,還能在不影響拓撲情況下,實現隨插即用交互操作。

20191031NT11P2 PCIe 3.0、4.0與5.0版比較。新版的速率越高,傳輸距離也將變得越短。(資料來源:Astera Labs)

更重要的是,智慧Retimer SoC的設計與模擬都是在雲端進行。Gajendra解釋,Retimer SoC是在Amazon Web Services(AWS)平台中進行開發,以及深入的模擬,如此,不僅可以確保產品的高品質,也能節省實際尋找大量實體伺服器進行模擬測試的工作時間,加速產品問世時間,並能進一步降低成本。由於Astera Labs是無晶圓廠(Fabless)公司,產品是委由台積電(TSMC)生產,以期可迅速提升產量,盡快滿足市場的需求。