はじめに PCIe 6.0

PCI-SIG 組織は、PCIe 6.0 仕様規格 v1.0 の正式リリースを発表し、完成を宣言しました。

慣例を継続すると、帯域幅速度は引き続き 2 倍になり、x16 で最大 128GB/秒（単方向）になります。また、PCIe テクノロジーにより全二重双方向データ フローが可能になるため、合計双方向スループットは 256GB/秒になります。計画によれば、標準の発行から 12 ～ 18 か月後、つまり 2023 年頃に商用例が公開され、最初にサーバー プラットフォームに導入される予定です。PCIe 6.0は早ければ年末までに登場し、帯域幅は256GB/秒になる

テクノロジー自体の話に戻りますが、PCIe 6.0 は、PCIe の約 20 年の歴史の中で最大の変化であると考えられています。率直に言うと、PCIe 4.0/5.0 は、NRZ (Non-Return-to-Zero) に基づく 128b/130b エンコーディングなど、3.0 をマイナーに変更したものです。

PCIe 6.0 は PAM4 パルス AM シグナリング、1B-1B コーディングに切り替えられ、単一信号で 4 つのエンコーディング (00/01/10/11) 状態が可能で、以前の 2 倍となり、最大 30 GHz の周波数が可能になります。ただし、PAM4 信号は NRZ よりも脆弱であるため、リンク内の信号エラーを修正し、データの整合性を確保するための FEC 前方誤り訂正メカニズムが装備されています。

PAM4 と FEC に加えて、PCIe 6.0 の最後の主要なテクノロジは、論理レベルでの FLIT (フロー コントロール ユニット) エンコーディングの使用です。実際、PAM4、FLIT は新しいテクノロジーではなく、200G+ 超高速イーサネットでは長い間適用されてきましたが、物理層のコストが高すぎるため、PAM4 は大規模な普及に失敗しました。

さらに、PCIe 6.0 は下位互換性を維持します。

PCIe 6.0 は、伝統に従って I/O 帯域幅を 2 ​​倍の 64GT/s に拡張し続けます。これは、実際の PCIe 6.0X1 単方向帯域幅 8GB/s、PCIe 6.0×16 単方向帯域幅 128GB/s、および PCIE 6.0x に適用されます。 16 双方向帯域幅 256GB/秒。現在広く使用されている PCIe 4.0 x4 SSD では、PCIe 6.0 x1 のみが必要です。

PCIe 6.0 は、PCIe 3.0 の時代に導入された 128b/130b エンコーディングを継続します。元の CRC に加えて、新しいチャネル プロトコルは、PCIe 5.0 NRZ に代わって、イーサネットおよび GDDR6x で使用される PAM-4 エンコーディングもサポートしていることに注目するのは興味深いことです。同じ時間内により多くのデータを 1 つのチャネルに詰め込むことができるほか、前方誤り訂正 (FEC) として知られる低遅延データ誤り訂正メカニズムにより、帯域幅の増加が実現可能かつ信頼性の高いものになります。

多くの人は、PCIe 3.0 の帯域幅は使い果たされないことが多いのに、PCIe 6.0 は何の役に立つのかと疑問に思うかもしれません。人工知能を含むデータを必要とするアプリケーションの増加により、プロフェッショナル市場では、より高速な伝送速度を備えた IO チャネルの需要がますます高まっており、PCIe 6.0 テクノロジーの高帯域幅により、高 IO を必要とする製品のパフォーマンスを最大限に引き出すことができます。アクセラレータ、機械学習、HPC アプリケーションを含む帯域幅。PCI-SIG はまた、半導体のホットスポットである自動車産業の成長から恩恵を受けることを望んでおり、PCI-Special Interest Group は自動車分野での PCIe テクノロジーの採用を増やす方法に焦点を当てる新しい PCIe テクノロジー ワーキング グループを設立しました。エコシステムの帯域幅需要の増加は明らかであるため、業界の需要も高まっています。ただし、マイクロプロセッサ、GPU、IO デバイス、データ ストレージは PCIe 6.0 インターフェイスのサポートを得るためにデータ チャネル、PC に接続できるため、マザーボード メーカーは高速信号を処理できるケーブルを手配するために特別な注意を払う必要があります。チップセットのメーカーも関連する準備を行う必要があります。Intelの広報担当者は、PCIe 6.0のサポートがデバイスにいつ追加されるかについては明言を避けたが、コンシューマー側のAlder Lakeとサーバー側のSapphire RapidsおよびPonte VecchioがPCIe 5.0をサポートすることを認めた。NVIDIAはまた、PCIe 6.0がいつ導入されるかについても明言を避けた。ただし、データセンター向けの BlueField-3 Dpu はすでに PCIe 5.0 をサポートしています。PCIe 仕様では、物理層で実装する必要がある機能、性能、パラメータのみが指定されており、これらを実装する方法は指定されていません。言い換えれば、メーカーは機能を確保するために、独自のニーズと実際の条件に応じて PCIe の物理層構造を設計できます。ケーブルメーカーは、より多くの領域に取り組むことができます。