PCIe 6之后,敢问路在何方

2023-11-23  

PCIe Express® 物理层先从Gen 4.0飞速发展到了Gen 5.0,最后升级至Gen 6.0,且6.0规范包含了开发硅芯片所需的一切。数据传输速率从16 Gt/s提升到32 GT/s,Gen 6.0更是增加到了64 GT/s(每秒千兆传输速率)。而且,首次采用了PAM4多级信号调制技术,允许我们在单个单位时间内编码两位信息。借此,我们将Gen 5.0的数据传输速率增加了一倍。

在今年的泰克创新论坛上,我有幸参加了一场小组讨论,与我一同参与的还有两位业内专家:新思科技(Synopsys)的Madhumita Sanyal和安立公司(Anritsu)的Hiroshi Goto。我们讨论了最新PCIe版本面临的挑战以及PCIe 7.0可能面临的挑战。PCIe Express 6.0的开发和设计仍在不断演化和成熟中,包括外形标准、测试规范等等。然而,PCI-SIG®已经宣布并已经开始了Gen 7.0的开发,我们预计到2025年将会有一个基本规范。我们有望实现每秒128千兆传输速率和与Gen 6.0一样的PAM4信号调制技术。

正如Madhumita所言:

“现在正处于一个非常有趣的时代,传输速率从64 Gt/s提升到了128 GT/s。这相当于要求具有以下特性的以太网连接:1.6 TB带宽,16个传输速率为128 Gt/s的通道,总传输速率为2 TB/s且是单向,这是以太网世界的要求。并且保留了PAM4,奈奎斯特现在为32 GB,但需要向后兼容所有之前版本。

“我认为它仍会使用Flits,谁知道哪种FEC(前向纠错码)更强大呢?需要FEC就像以太网LAN需要Reed Solomon纠删码一样,也可能仍然使用轻型FEC就可以,也会提升数据传输速率。当然,协议本身可能会进行极大的改进。我认为电气设备将越来越可靠,具体取决于PCI-SIG如何定义通道。我们可能需要新的主板、连接器和电缆。SERDES发送器和接收器架构肯定会面临一些新的挑战。”

Hiroshi Goto补充道:

“内容增加了,通道损耗有多少?从Gen 5.0到Gen 6.0,从32 GT/s到64 GT/s——P和N之间的时钟偏差无论是正还是负,现在都极其关键。一毫米的电缆差异会带来五皮秒的失配。所以,P和N的时钟偏差失配也会产生重要影响。

“人们已经做了大量工作来研究如何保持与卡机电(CEM)连接器的向后兼容性。我认为这是需要密切关注的问题。我们是否能够继续实现向后兼容性?我们是否必须考虑从主机到端点的替代连接类型?”

小组讨论结束后,泰克参加了2023年6月13日至2023年6月14日在美国加州圣克拉拉举行的PCI-SIG开发者大会,会上PCI-SIG宣布了PCI Express(PCIe)7.0规范已升级至0.3版。

在该活动上,新思科技进行了一次所谓的“窥探式”演示,展示了PCIe 7.0即将达到的128 GT/s的数据传输速率。在演示中,新思科技评估板将PRBS模式发送到泰克DPO70000SX示波器上。所有三个128 GT/s PAM4眼图均打开,三者之间具有良好的线性度、低抖动和良好的比率电平失配(RLM)。

PCIe 6之后,敢问路在何方

(成功的128 GT/s PAM4眼图)

在第二场演示中,安利公司重点展示了安利MP1900A误码检测器与泰克DPO70000SX实时示波器以及新思科技PCIe 6.0 PHY & 控制器IP在端到端系统中的兼容表现,清晰显示了FEC应用前后的误码率对比情况。在此演示中,泰克示波器校准的33db应力眼图由充当主机的安利误码检测器发送到具有PHY端控制器的新思科技端到端解决方案。接收器对受压的模式进行均衡,并将信号通过控制器回环至PHY发送器,再由发送器将信号返回至安利误码检测器。包括Gen 6阶段1-3在内的所有代际的链路训练均已完成且通过了测试。

查看2023泰克创新论坛所有技术内容,请移步回放大厅:https://tif2023-china-event.vhall.com/。

关于泰克科技

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