Introducción a las especificaciones PCIe 5.0

• Introducción a las especificaciones PCIe 5.0

La especificación PCIe 4.0 se completó en 2017, pero no fue compatible con plataformas de consumo hasta la serie Rydragon 3000 de 7 nm de AMD, y anteriormente solo productos como supercomputación, almacenamiento de alta velocidad de clase empresarial y dispositivos de red usaban tecnología PCIe 4.0.Aunque la tecnología PCIe 4.0 aún no se ha aplicado a gran escala, la organización PCI-SIG ha estado desarrollando durante mucho tiempo un PCIe 5.0 más rápido, la velocidad de la señal se ha duplicado de los 16 GT/s actuales a 32 GT/s, el ancho de banda puede alcanzar los 128 GB/ s, y se ha completado la especificación de la versión 0.9/1.0.Se envió a los miembros la versión v0.7 del texto del estándar PCIe 6.0 y el desarrollo del estándar va por buen camino.La velocidad de pin de PCIe 6.0 se ha incrementado a 64 GT/s, que es 8 veces mayor que la de PCIe 3.0, y el ancho de banda en canales x16 puede ser superior a 256 GB/s.En otras palabras, la velocidad actual de PCIe 3.0 x8 requiere solo un canal PCIe 6.0 para alcanzarla.En lo que respecta a la versión 0.7, PCIe 6.0 ha logrado la mayoría de las características anunciadas originalmente, pero el consumo de energía aún mejora aún más.d, y el estándar ha introducido recientemente el equipo de configuración de potencia L0p.Por supuesto, después del anuncio de 2021, PCIe 6.0 puede estar disponible comercialmente en 2023 o 2024 como muy pronto.Por ejemplo, PCIe 5.0 se aprobó en 2019 y recién ahora hay casos de aplicación.

En comparación con las especificaciones estándar anteriores, las especificaciones PCIe 4.0 llegaron relativamente tarde.Las especificaciones PCIe 3.0 se introdujeron en 2010, 7 años después de la introducción de PCIe 4.0, por lo que la vida útil de las especificaciones PCIe 4.0 puede ser corta.En particular, algunos proveedores han comenzado a diseñar dispositivos de capa física PCIe 5.0 PHY.

La organización PCI-SIG espera que los dos estándares coexistan durante algún tiempo, y PCIe 5.0 se usa principalmente para dispositivos de alto rendimiento con mayores requisitos de rendimiento, como Gpus para IA, dispositivos de red, etc., lo que significa que PCIe 5.0 es Es más probable que aparezca en entornos de centros de datos, redes y HPC.Los dispositivos con menos requisitos de ancho de banda, como las computadoras de escritorio, pueden usar PCIe 4.0.

Para PCIe 5.0, la velocidad de la señal se incrementó de 16GT/s de PCIe 4.0 a 32GT/s, todavía usando codificación 128/130, y el ancho de banda x16 se incrementó de 64GB/s a 128GB/s.

Además de duplicar el ancho de banda, PCIe 5.0 trae otros cambios, cambiando el diseño eléctrico para mejorar la integridad de la señal, compatibilidad con versiones anteriores de PCIe y más.Además, PCIe 5.0 ha sido diseñado con nuevos estándares que reducen la latencia y la atenuación de la señal en largas distancias.

La organización PCI-SIG espera completar la versión 1.0 de la especificación en el primer trimestre de este año, pero pueden desarrollar estándares, pero no pueden controlar cuándo se lanza el dispositivo terminal al mercado, y se espera que el primer PCIe 5.0 Los dispositivos debutarán este año y aparecerán más productos en 2020. Sin embargo, la necesidad de velocidades más altas llevó al organismo estándar a definir la próxima generación de PCI Express.El objetivo de PCIe 5.0 es aumentar la velocidad del estándar en el menor tiempo posible.Por lo tanto, PCIe 5.0 está diseñado para simplemente aumentar la velocidad al estándar PCIe 4.0 sin ninguna otra característica nueva significativa.

Por ejemplo, PCIe 5.0 no admite señales PAM 4 y solo incluye las nuevas funciones necesarias para permitir que el estándar PCIe admita 32 GT/s en el menor tiempo posible.

Desafíos de hardware

El mayor desafío al preparar un producto compatible con PCI Express 5.0 estará relacionado con la longitud del canal.Cuanto más rápida sea la velocidad de la señal, mayor será la frecuencia portadora de la señal transmitida a través de la placa de PC.Dos tipos de daños físicos limitan el grado en que los ingenieros pueden propagar señales PCIe:

· 1. Atenuación de canal

· 2. Reflexiones que se producen en el canal debido a discontinuidades de impedancia en pines, conectores, orificios pasantes y otras estructuras.

La especificación PCIe 5.0 utiliza canales con una atenuación de -36 dB a 16 GHz.La frecuencia de 16 GHz representa la frecuencia de Nyquist para señales digitales de 32 GT/s.Por ejemplo, cuando se inicia la señal PCIe5.0, puede tener un voltaje pico a pico típico de 800 mV.Sin embargo, después de pasar por el canal recomendado de -36 dB, se pierde cualquier parecido con un ojo abierto.Solo aplicando una ecualización basada en el transmisor (desacentuación) y una ecualización del receptor (una combinación de CTLE y DFE) la señal PCIe5.0 puede pasar a través del canal del sistema y ser interpretada con precisión por el receptor.La altura mínima esperada del ojo de una señal PCIe 5.0 es de 10 mV (post-ecualización).Incluso con un transmisor casi perfecto de baja fluctuación, una atenuación significativa del canal reduce la amplitud de la señal hasta el punto en que cualquier otro tipo de daño de la señal causado por la reflexión y la diafonía puede eliminarse para restaurar el ojo.