作为业界广泛采用的高速串行点对点互联标准,PCIe自诞生以来历经多次迭代升级,现已成为CPU、GPU、FPGA、SSD等计算设备间不可或缺的互连桥梁。PCIe 7.0标准更是将数据传输速率提升至令人惊叹的32 GB/s(每通道)。
然而,面对数据爆炸式增长与延迟敏感型应用的需求,PCIe面临多项挑战。尽管PCIe 7.0的带宽较上一代翻倍,但面对未来TB/s级别的数据传输需求,仍有可能捉襟见肘。尽管PCIe协议优化了延迟表现,但在大规模数据中心内部,距离延长与互连层级增加会导致延迟累积。随着数据速率提升,互连功耗问题日益突出,对整体能效与散热设计构成挑战。
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随着PCI Express (PCIe) 线缆应用领域的不断扩大,PCI-SIG持续跟进行业需求,致力于开发高速线缆解决方案。近日,PCI-SIG宣布正式发布CopprLink内部及外部电缆规范。CopprLink电缆规范支持32.0 GT/s和64.0 GT/s的信号传输速度,并采用了由SNIA维护的成熟行业标准连接器外形尺寸。
PCI-SIG主席兼主席Al Yanes表示:“CopprLink电缆规范无缝集成了PCIe布线与PCIe电气基础规范,提供了更长的通道范围和拓扑灵活性。CopprLink电缆旨在与相同的连接器外形尺寸一同进化,为未来的PCIe技术世代扩展规模,并满足新兴应用的需求。电气工作组已经开始针对128.0 GT/s的PCIe 7.0技术进行CopprLink电缆的前瞻研究,彰显了PCI-SIG对CopprLink电缆规范的承诺。”
自2003年起,PCI-SIG启动了Cabling Work Group(线缆工作组),旨在定义外部线缆组件及其连接器的要求,以促进2.5 GT/s下PCIe链路的可扩展性。Cabling Work Group一直与PCI Express Base Specification(PCIe基础规范)并行发展,不断更新规范。2015年,为了标准化内部和外部PCIe线缆连接的平台架构,创建了OCuLink Workgroup,旨在支持2.5、5.0和8.0 GT/s速率。
然而,随着PCIe基础规范的迅速发展,OCuLink Workgroup面临挑战,难以跟上步伐满足新平台需求,最终于2021年关闭。尽管如此,PCI-SIG成员仍可查阅OCuLink规范,市面上也有OCuLink解决方案在售。同年,鉴于PCIe 5.0及更高版本技术的行业需求变化,PCI-SIG认识到开发更符合行业需求的线缆新标准的重要性。
PCI-SIG正从多个方面应对行业线缆需求,遵循“按需选择速度与带宽”的理念,确保行业可根据应用需求选择最合适的PCIe技术解决方案。目前,线缆相关工作在三个不同的工作组中进行:电气工作组(EWG)、线缆工作组(CWG)和光学工作组(OWG)。其中,近期发布的CopprLink线缆内部和外部规范由EWG内的一个子工作组负责制定。
CopprLink线缆(内部和外部)专为PCIe 5.0和6.0技术设计,分别提供32.0 GT/s和64.0 GT/s的信号传输速度,采用SNIA维护的行业标准形式因子连接器,便于快速采纳、缩短上市时间并降低成本。CopprLink线缆将沿用同一形式因子面向未来带宽升级,推动PCIe线缆技术进入新纪元,尤其适用于数据中心服务器、存储、网络、加速器等领域中对延迟敏感的下一代应用。
CopprLink内部电缆规范特点:
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支持PCIe 5.0和6.0技术,信号传输速率为32.0 GT/s和64.0 GT/s。
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包含SNIA SFF-TA-1016连接器外形尺寸。
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在单一系统内的最大可达距离为1米。
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实现方案实例包括主板至扩展卡、主板至背板、芯片间以及在封闭式服务器平台节点中的扩展卡至背板连接。
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目标应用集中在存储和数据中心计算节点上。
CopprLink外部电缆规范特点:
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同样支持PCIe 5.0和6.0技术,信号传输速率为32.0 GT/s和64.0 GT/s。
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包含SNIA SFF-TA-1032连接器外形尺寸。
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在机架间连接的最大可达距离为2米。
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实现方案实例包括CPU至存储、CPU至内存、CPU至加速器,以及在分散式服务器平台节点中的加速器网络。
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目标应用特别关注存储和数据中心AI/ML应用场景。
CopprLink线缆设计之初就考虑了对未来PCIe技术的支持。随着PCIe线缆技术向CopprLink内部和外部线缆的演进,确保了PCIe技术紧跟市场需求前沿。电气工作组已着手为PCIe 7.0架构(128.0 GT/s)的CopprLink线缆进行路径探索,体现了PCI-SIG对CopprLink规范的承诺。
CopprLink内部和外部线缆与PCI-SIG光学工作组正在开发的光学PCIe互连不是直接相关。两者预计将是互补关系。光学PCIe尚处于探索阶段,旨在支持多种光学技术,且PCI-SIG也在考虑开发特定的光学形式因子,包括可插拔光收发器、板载光学、共封装光学和光学I/O。
扩展阅读:CXL与PCIe世界的尽头|你相信光吗?
除了CopprLink线缆,PCI-SIG的线缆工作组还在基于已广泛使用的SNIA SFF-8614连接器(通常用于存储应用,被称为“MiniSAS-HD”)开发新的外部线缆规范。这一努力独立于CopprLink线缆和光学工作组的倡议,旨在为存储应用提供替代Serial Attached SCSI (SAS)或Serial Advanced Technology Attachment (SATA)协议的解决方案。完成的5.0外部线缆规范将支持PCIe三个连续代的速度(8.0、16.0、32.0 GT/s),使PCIe技术成为企业市场中远程存储替代方案中的最快选择。
PCI-SIG的多项线缆计划相辅相成,针对不同应用场景提供特定优势。通过综合考虑各种PCIe线缆努力,可以看出PCI-SIG旨在通过多样化的技术方案满足广泛的行业需求,推动PCIe技术在不同领域的广泛应用和持续发展。
参考文献:https://pcisig.com/blog/
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