挑战铜线互连极限　PCIe 4.0还要等两年

2015-06-25 08:47:40 eettaiwan

开发PCI Express (PCIe) 4.0互连介面规格的工程师们，已经在实验室里将其传输速度推到了16 GT/s (GTransfers/second)；但遗憾的是，此恐怕会是铜线互连规格最后一次大跃进的新规格，最终版本恐怕在2017年初之前难以出世。
负责开发最新PCI Express规格的PCI SIG预期，0.7版的PCIe 4.0可在今年底完成，但届时该技术并不会有太大的变化。而在PCIe 4.0正式公布之前，包括Cadence与Synopsys等厂商，都将于近日举行的年度PCI SIG大会上发表PCIe 4.0的PHY与控制器功能区块IP。

在PCIe 4.0新标准问世之前，重要的工作包括对该互连技术进行微调，以及取得工程师们对新规格参数的共识；这些步骤非常重要，因为要在较短的传输距离达到更高的速度，会为某些系统，例如大量使用PCIe介面的伺服器，带来需添加重定时器(retimer)的成本。

4.0 版本的PCIe规格可能会比以往的版本花更长时间才能完成开发，这是因为PCI SIG选择将铜线互连的能力发挥到极限、最大化资料传输速率，目标是达到上一代PCIe 3.0的两倍。PCI SIG主席Al Yanes接受EE Times美国版访问时表示：“我们正达到16G的速率；这在几年前我们还认为是不可能的。”

“基本传输距离仍有待验证，但原则上是7寸左右；”领导PCI SIG多年的Yanes指出：“较长的传输距离是15寸左右，以两个连接器搭配重定时器。PCIe 3.0也采用重定时器，现在我们需要采用该装置以缩短长通道。”

4.0版本的PCIe规格会是最后一代的铜线互连规格，其速率将加倍

PCIe 4.0将采用新型连接器，但该标准将可在机构与电气规格上向后相容目前的8GT PCIe 3.0。Yanes表示：“我们已经针对连接器做了很多分析，尝试过各种可能的方案；我们的电气工作小组有一些顶尖工程师，他们在其中大显身手──我们很兴奋地看到有大量的活动以及产业界的参与。”

迈向光学互连的未来

在2017年之后，我们可以很轻易地推断，届时工程师们若要将处理器性能推至极限，会需要光学连结技术；在过去20年来，已经有一些光学板卡以及晶片互连技术的研发，但到目前为止，铜线仍能支援所需的资料速率，而且成本比任一种光学互连方案都低。

对此Yanes表示：“我相信工程师们会在需要的时候，找到具成本效益的(光学互连)方案──其实早在四年前产业界就积极推动光学互连规格。”不过目前 PCI SIG还没有着手进行光学互连规格的开发；考量到时间表，也有可能会有其他替代方案冒出头来，例如研究人员已经在利用各种形式的电容或电感耦合技术之无线晶片对晶片互连技术开发上有不错进展。

有鉴于要达到高传输速率所面临的各种挑战，新版本PCIe规格进展脚步较慢是可预期的；再加上对PCIe需求量最大的PC产业领域目前处于低迷状态，也不再积极追逐更快的速度、更高的性能。Yanes表示：“现在更受瞩目的议题是低功耗。”

而PCI SIG也针对PCIe在行动装置的应用，开发一系列相关规格与技术，其中包括PCIe 4.0中对四分之一电压摆动状态(quarter-swing states)的支援；其功耗从PCIe 1.0所支援的半电压摆动(half swings)之400mW，进一步降低至200mW。

此外PCI SIG预定在今年秋天发表1.0版的OcuLink──采用4个PCIe 3.0 8GT/s连结的PCIe缆线版规格；该规格被视为苹果(Apple)与英特尔(Intel)共同开发之Lightning互连介面之替代方案。但 OcuLink是否能在随处可见的USB与新兴Lightning互连介面环伺的市场上，找到可立足之地，恐怕就是产业界要好好想想的问题了。