业界首个64 GT/s连接：PCIe 6.0新突破让数据传输再提速

Wenjun Ni

Mar 28, 2023 / 1 min read

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利用PCIe 6.0满足速度需求
借助PCIe 6.0技术开辟成功之路

数字世界的到来，让元宇宙等各种拥有丰富交互体验的应用层出不穷，疫苗研发和气候预测等复杂挑战也在大数据分析的帮助下，有了更好的解决办法和更有价值的分析角度。数据是一切的源头，数据传输速率越快，应用性能就会越出色。让这一切成为可能的则是去年发布的PCI Express（PCIe）6.0规范。

与PCIe 5.0相比，PCIe 6.0支持的数据传输速率再次翻倍──64 GT/s。数据传输速率越快，也就意味着高性能计算（HPC）、AI推理引擎、云端软件等应用以及数据中心固态驱动器（SSD）的计算速度就越快。

新思科技与是德科技（Keysight）已展开一个里程碑式的合作，双方建立了业界首个64 GT/s连接，从而推动PCIe 6.0的广泛采用。这个双方64 GT/s连接意味着链路的两端之间可以成功地实现数据交换，而不出现任何要恢复的错误，这类错误通常因信号质量异常而导致。在接下来的合作中，双方要考虑的是如何以64GT/s的PCIe 6.0数据速率传输数据，比如内存读写。

利用PCIe 6.0满足速度需求

SSD已经率先集成了PCIe 6.0技术。SSD SoC与NVMe（非易失性内存主机控制器接口）和闪存以及根联合体处理器相连，因此带宽要求会非常高。虽然SSD的存储容量已经因为堆叠裸片等技术的进步而有所增加，但SSD的速度却受限于SSD插槽的带宽，后者又由PCIe数据速率控制。当设备采用PCIe 6.0后，数据传输速率会增加到64 GT/s，这有望利好SSD SoC，让SSD SoC能够充分利用增加的存储容量。总的来说，PCIe 6.0技术可以解决计算密集型SoC面临的日益严峻的带宽限制。除了更快的数据传输速率外，PCIe 6.0规范还提供：

通过新的低功耗状态提高电源效率
经济高效的性能
向后兼容前几代PCIe

PCIe 6.0标准首次采用了4级脉冲幅度调制（PAM4）信号编码技术。在PAM4的加持下，PCIe 6.0设备相比采用前一代PCIe的设备而言，相同通道带宽的吞吐量提高了两倍，同时还具有低功耗和向后兼容性。为了在L0建立两方64 GT/s连接，新思科技和是德科技首先以低速发送数据包，然后通过协商提升速度来在串行链路上传输，并在此过程中交换均衡信息。这些链路非常敏感，甚至只要有东西碰到线缆，就需要进行恢复并重新协商。是德科技的综合PCIe测试解决方案产品组合中包含协议分析器和训练器，其中前者用于检查链路中的流量，后者则负责在端点处进行一致性和压力测试。而新思科技的HAPS®-100原型系统与连接到控制器的64G PHY子插件板相连来构成完整的系统，从而建立完整的端到端硬件连接。PCIe 6.0规范十分复杂，关于BASE规范的内容就有近2,000页。如果供应商能够在第三方的帮助下证明自己正确遵循了该规范，那么就能给客户以很大的信心，让客户相信他们的产品可以成功实现互操作性。新思科技早先已经成功地用自己的硬件建立了64 GT/s连接，这次又与长期合作伙伴是德科技携手完成了严格的两方连接论证。这一成就不仅验证了互操作性，而且与数据传输速率一样，也是实现数据中心虚拟化等应用并更好地利用数据中心资源的关键。

借助PCIe 6.0技术开辟成功之路

经验证的IP是成功部署PCIe 6.0设备的重要一环。新思科技作为拥有多项PCI-SIG认证的IP供应商，可为PCIe 6.0设备提供完整的IP解决方案。新思科技面向PCIe 6.0的IP解决方案包括控制器、PHY、验证以及完整性和数据加密（IDE）安全模块IP，可帮助HPC、存储和AI SoC实现低延迟、高吞吐量的实时数据连接。在今年的DesignCon高速通信和系统设计大会上，是德科技使用其UXR 80GHz示波器和M8040A 64GBaud误码率测试仪（BERT）展示了新思科技PCIe 6.0 IP发射器和接收器的性能。是德科技为PCI Express提供了完整的物理层测试解决方案，包括PCIe 6.0发射器测试（BASE）和PCI 6.0接收器测试（BASE）。新思科技与是德科技将继续保持密切合作，为PCIe 6.0解决方案开发者带来值得信赖的IP和测试解决方案，帮助开发者实现这一快速串行通信标准，从而满足HPC、AI等领域中应用的严苛要求。