[XF 學堂] PCIe 6.0 頻寬再雙倍提升 頻寬 256GB/s‧傳輸率 64GT/s

- 辛尼 - 2024-07-22 - visibility Views

序言

現時 PCIe 5.0 相關的產品都日漸成熟,其中以 PCIe 5.0 的 NVMe SSD 在效能較上代更為明顯,在讀寫速度上都有大 幅的提升,至於顯示卡方面,雖然如 NVIDIA RTX 4090 採用 PCIe 5.0 的供電標準,但其連接介面上則仍然是 PCIe 4.0。根據 PCI-SIG 組織的計劃,下一代 PCIe 6.0 標準或者會於今年正式發布,相關的產品按照預期要再等一段時間才能面世。

 

PCIe 6.0 規範

PCIe 的用途相當廣泛,在主機板上返過各 PCIe 介面以連接各種的硬件,例如是顯示卡、USB 介面卡、NVMe SSD、擷取卡以至其他周邊裝置。PCIe 6.0 作為下一代的新標準,與 PCIe 5.0 比較之下,新標準的頻寬加倍,同時還將引入新功能,以減少延遲並提高 PCIe 週邊裝置的效率,當然 PCIe 6.0 可向下兼容 PCIe 5.0 或更舊介面的裝置。根據現有的資料顯示,PCIe 6.0 在 X16 下,能提供 64GT/s 的資料速率以及 256GB/s 的最大雙向頻寬,較 PCIe 5.0 提升一倍,更比 PCIe 4.0 提升四倍。

 

全新 PAM4 機制

PCIe 6.0 與 PCIe 5.0 的頻率保持不變,也將以 16GHz 的頻率運作,主要原因是 PCIe 6.0 添加全新 PAM4 機制。PCIe 6.0 之前,先前的迭代均採用 NRZ(Non-Return-Zero)訊號調變技術,在每個時鐘間隔只有兩個幅度等級,分別為 0 和 1,因此只能在每個單位間隔內發送兩組電壓。至於 PCIe 6.0 則會採用全新 PAM4 機制,能夠提升至 4 個邏輯等級,有效將每個時脈間隔可傳送的位數加倍。對於普通用戶來說,PAM4 使 PCIe 6.0 設備能夠在頻率沒有任何變化的情況下實現 PCIe 5.0 兩倍的資料傳輸速度。

 

加入 FLIT 以減少錯誤率

從理論上可以看到,PAM4 雖然能夠提升傳輸速度及提供更大的頻寬,但它有一個主要缺點,就是其出錯率亦有機會因此而大大增加。為了解決這個問題,PCI-SIG 就加入了 256-byte 的 Flow Control Unit (FLIT),並預留其中 6 個 byte 用於 Forward Error Correction(FEC),另外 4 個 byte 用於 Cyclic Redundancy Check(CRC)。簡單來說,透過 FLIT 能減少因過渡到 PAM4 而導致的錯誤頻率,FEC 包含用於修正錯誤的額外資料位,然後藉助四個 CRC byte 檢查錯誤。

 

首輪產品相信是主機板和 SSD

按照過往及現時的產品,可以估計到當 PCIe 6.0 正式發布,首輪推出的產品應該會是主機板與及 NVMe SSD。當然,以 NVMe SSD 來看,現有的 PCIe 5.0 NVMe SSD 在全負載時的溫度已大大超出單靠散熱片能夠解決。跟據這個趨勢來看,當 PCIe 6.0 NVMe SSD 推出後,在讀寫效能進一步提升之時,廠商如何能有效解決熱量更為重要。至於顯示卡方面,就算是現時 NVIDIA GeForce RTX 4090 依然使用 PCIe 4.0 介面,但有消息指 NVIDIA 下代的 GeForce RTX 5000 系列和 Intel Battlemage 顯示卡才有機會採用 PCIe 5.0 介面。