近期人工智能(AI)、机器学习(ML)的大行其道,对于服务器运算能力的要求越来越高,这对服务器内部传输速率带来新挑战,因此PCI-SIG近期也宣布了第六代规格PCIe 6.0。

过去,小设备到服务器,都可以看得到PCI Express(PCIe)的身影,然而随着各种新兴应用的兴起,尤其是近期人工智能(AI)、机器学习(ML)的大行其道,对于服务器运算能力的要求越来越高。这不仅对服务器外部数据传输速率有新的需求,对服务器内部传输速率也带来新挑战,因此PCI-SIG近期发布了第六代规格PCIe 6.0。

PCI-SIG副总裁Richard Solomon表示,各种领域持续的发展并开创更多新应用商机,包括人工智能、汽车、云端、企业服务器、储存与个人计算机(PC)/行动设备/物联网(IoT)等,这些应用对于传输界面的需求虽各不相同,但都有PCIe接口可发挥的空间。无论先前PCIe众所周知的应用个人计算机主板、服务器与储存设备等,再到近期人工智能应用需要更高带宽、更高效能的传输接口,现有的PCIe技术都可满足现有的应用需求。其中,AI应用中,PCIe可实现从AI专用单一芯片连接至服务器或单一芯片连接到不同的服务器,且又可提供高速传输特性,因此对AI相关应用来说,将是相当适用的传输界面。

再者,由于汽车电气化、先进驾驶辅助系统(ADAS)与自动驾驶功能的发展势必得融入人工智能与机器学习,也给予PCIe新的机会。Solomon说明,内建ADAS或自驾功能,甚至是未来的全自驾车中为何需要PCIe?原因就在于,自驾车需处理许多来自摄像头或激光…等传感器撷取到的影像,并由图像处理器进行运算,才能从而判断车辆前方或周遭的物体,此时,能够满足车辆对高效能、可靠度、可维修性与可用性的PCIe,也将是车用市场较佳选择。

上述这些对于运算要求高的新兴应用,相对推动着主处理器芯片I/O传输速度的垂直性增长,也促使PCIe的传输速率也需一并跟上。Solomon指出,I/O带宽每3年会成长两倍,而新兴应用则是催促着PCIe须更加快传输速度的提升,也因此在2019年5月正式底定PCIe 5.0规格后,PCI-SIG马不停蹄的发布新的PCIe 6.0新版本。

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每3年I/O传输带宽将双倍成长,而PCIe的传输速度的提升则是要比I/O更快。(数据源:PCI-SIG)

今年5月才底定的PCIe 5.0规格,传输速率可达32GT/s、向下兼容PICe 4.0及其先前的各代版本,并强化连接器的信号完整性与机械效能。PCIe 6.0规格除了将传输速率提升至64GT/s、可向下兼容前几代规格外,还增加超低延迟向前纠错(FEC)与其他提高带宽的机制。另外,PCIe 6.0编码规格未沿用 PCIe 5.0 的 NRZ(Non-Return-to-Zero),而是改采四阶脉冲振幅调变(PAM-4)。Solomon表示,PCIe 5.0规格的测试标准正在开发,应用市场也将在这两年内萌芽并快速成长,但为因应服务器中印刷电路板(PCB)上的主处理器与储存、内存和其他部分的高速连结需求,PCI-SIG顺势规划PCIe 6.0规格,正式标准预计在2021年底订颁布。

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PCIe各代规格传输速率。(数据源:PCI-SIG)

Solomon不讳言,PCIe 5.0与6.0规格最大宗的应用是AI与机器学习服务器,且市场真正开展仍要等待服务器主处理器芯片大厂,如Intel与AMD,或是绘图处理器业者Nvidia…等处理器内部支持,再到主板业者推出内建PCIe 5.0或6.0规格后。PCIe整个生态系统已有一定的完整度,涵盖了IP、处理器、测试/认证实验室,以及缆线与其他周边,因此新规格的推出到建立完整生态系统无须花费很长的时间。而台湾有许多服务器代工大厂,这些业者也将会是PCIe新规格的首要采用者,因此PCI-SIG也将持续在台湾举办技术说明会及插拔大会。

值得注意的是,由于PCIe 5.0规格传输速率已达32GT/s;6.0则是64GT/s,如此高的传输速率也将带动其他组件的发展。Solomon举例说明,传输速率越高,信号越容易衰减这是必然会发生的问题,因此未避免信号衰减,以及提升信号完整性与“干净度”,复位时器(Retimer)组件将在PCIe 5.0与6.0系统中扮演重要角色。

责编:Luffy Liu

参考原文:AI/ML新應用驅動 PCIe 6.0規格登場

 

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