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挑戰銅線互連極限 PCIe 4.0還要等兩年

上網時間: 2015年06月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:PCIe 4.0  銅線互連  光學互連  傳輸速率  伺服器 

開發PCI Express (PCIe) 4.0互連介面規格的工程師們,已經在實驗室裡將其傳輸速度推到了16 GT/s (GTransfers/second);但遺憾的是,此恐怕會是銅線互連規格最後一次大躍進的新規格,最終版本恐怕在2017年初之前難以出世。

負責開發最新PCI Express規格的PCI SIG預期,0.7版的PCIe 4.0可在今年底完成,但屆時該技術並不會有太大的變化。而在PCIe 4.0正式公布之前,包括Cadence與Synopsys等廠商,都將於近日舉行的年度PCI SIG大會上發表PCIe 4.0的PHY與控制器功能區塊IP。

在PCIe 4.0新標準問世之前,重要的工作包括對該互連技術進行微調,以及取得工程師們對新規格參數的共識;這些步驟非常重要,因為要在較短的傳輸距離達到更高的速度,會為某些系統,例如大量使用PCIe介面的伺服器,帶來需添加重時序重建電路(retimer)的成本。

4.0版本的PCIe規格可能會比以往的版本花更長時間才能完成開發,這是因為PCI SIG選擇將銅線互連的能力發揮到極限、最大化資料傳輸速率,目標是達到上一代PCIe 3.0的兩倍。PCI SIG主席Al Yanes接受EE Times美國版訪問時表示:「我們正達到16G的速率;這在幾年前我們還認為是不可能的。」

「基本傳輸距離仍有待驗證,但原則上是7吋左右;」領導PCI SIG多年的Yanes指出:「較長的傳輸距離是15吋左右,以兩個連接器搭配時序重建電路。PCIe 3.0也採用時序重建電路,現在我們需要採用該裝置以縮短長通道。」

4.0版本的PCIe規格會是最後一代的銅線互連規格,其速率將加倍
4.0版本的PCIe規格會是最後一代的銅線互連規格,其速率將加倍

PCIe 4.0將採用新型連接器,但該標準將可在機構與電氣規格上向後相容目前的8GT PCIe 3.0。Yanes表示:「我們已經針對連接器做了很多分析,嘗試過各種可能的方案;我們的電氣工作小組有一些頂尖工程師,他們在其中大顯身手──我們很興奮地看到有大量的活動以及產業界的參與。」

邁向光學互連的未來

在2017年之後,我們可以很輕易地推斷,屆時工程師們若要將處理器性能推至極限,會需要光學連結技術;在過去20年來,已經有一些光學板卡以及晶片互連技術的研發,但到目前為止,銅線仍能支援所需的資料速率,而且成本比任一種光學互連方案都低。

對此Yanes表示:「我相信工程師們會在需要的時候,找到具成本效益的(光學互連)方案──其實早在四年前產業界就積極推動光學互連規格。」不過目前PCI SIG還沒有著手進行光學互連規格的開發;考量到時間表,也有可能會有其他替代方案冒出頭來,例如研究人員已經在利用各種形式的電容或電感耦合技術之無線晶片對晶片互連技術開發上有不錯進展。

有鑑於要達到高傳輸速率所面臨的各種挑戰,新版本PCIe規格進展腳步較慢是可預期的;再加上對PCIe需求量最大的PC產業領域目前處於低迷狀態,也不再積極追逐更快的速度、更高的性能。Yanes表示:「現在更受矚目的議題是低功耗。」

而PCI SIG也針對PCIe在行動裝置的應用,開發一系列相關規格與技術,其中包括PCIe 4.0中對四分之一電壓擺動狀態(quarter-swing states)的支援;其功耗從PCIe 1.0所支援的半電壓擺動(half swings)之400mW,進一步降低至200mW。

此外PCI SIG預定在今年秋天發表1.0版的OcuLink──採用4個PCIe 3.0 8GT/s連結的PCIe纜線版規格;該規格被視為蘋果(Apple)與英特爾(Intel)共同開發之Lightning互連介面之替代方案。但OcuLink是否能在隨處可見的USB與新興Lightning互連介面環伺的市場上,找到可立足之地,恐怕就是產業界要好好想想的問題了。

纜線版PCIe規格OcuLink一開始將透過4個8GT/s連結提供32Gbits/s傳輸速率
纜線版PCIe規格OcuLink一開始將透過4個8GT/s連結提供32Gbits/s傳輸速率

編譯:Judith Cheng

(參考原文: PCIe 16G May Take Until 2017,by Rick Merritt)





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