На недавно прошедшей конференции PCI-SIG Developers Conference 2024 вице-президент группы, Ричард Соломон (Richard Solomon) рассказал о разработке новых версий стандарта PCI Express. Создание новых стандартов вышло на устоявшийся трехлётний цикл, но в данном случае имплементация и выход на массовый рынок не равны собственно разработке очередной версии PCIe.

Приблизительно за три года PCI-SIG успевает разработать, внести корректировки, согласовать все нюансы со всеми участниками консорциума и опубликовать спецификации нового стандарта. Но после этого необходимо получить первые образцы «кремния» с его поддержкой и провести все необходимые квалификационные процедуры. Одна только фаза «тестирования на соответствие» (FYI, First Year Inventory Compliance Program) занимает полгода.

Источник здесь и далее: PCI-SIG

Главной причиной достаточно длительного цикла, отметил вице-президент PCI-SIG, является время от окончания работы над спецификациями до получения готовых ASIC, без которых невозможно начать полномасштабное тестирование. Таким образом, формально появившийся в начале 2022 года стандарт PCIe 6.0 лишь в июне 2024 года добрался до фазы FYI. При этом первый дизайн (только на бумаге, конечно) IP-блоков для PCIe 6.0 появился ещё даже до финализации стандарта.

Более того, спецификации PCIe 6.0 в скором времени снова будут обновлены для поддержки нового стандарта оптических соединений, которые, впрочем, не заменят, а дополнят традиционные медные соединения. Финализация правок ожидается в декабре текущего года. Кроме того, появится поддержка и новых кабелей CopprLink. Так что на выход PCIe 6.0 на рынок стоит рассчитывать где-то в начале 2025 года.

Конечно, хотелось бы привести цикл разработки PCI Express в соответствии с циклами других производителей, включая разработчиков Ethernet, Infiniband и CXL, но состав PCI-SIG, насчитывающий уже почти тысячу компаний-участников, продолжает расти, что, конечно, не способствует быстрому согласованию спецификаций и получению всех нужных образцов технологии. Более того, все устройства любого стандарта PCIe обязаны быть совместимы со старыми версиями, вплоть до 1.0.

И весь этот процесс необходимо поддерживать и далее: на середину или конец 2025 года запланирован выпуск финальных спецификаций PCI Express 7.0. Так что FIY-фазы стоит ожидать не ранее 2028 года. При этом проверка устройств нового стандарта на взаимную совместимость, в том числе чисто электрическую, становится всё сложнее с учётом заявленных частот и скоростей и оттого всё более необходимой.

Но даже с трёхлетним циклом разработки, говорит PCI-SIG, пока удаётся опережать требования индустрии. Пропускная способность I/O-систем тоже удваивается примерно каждые три года, но к этому моменту у разработчиков PCIe уже готов и протестирован новый стандарт, покрывающий все разумные потребности и массово реализуемый за разумные деньги.

И сравнивать PCIe, например, с NVLink с этой точки зрения может быть не совсем корректно, поскольку целью PCI-SIG не является достижение предельно высокой производительности любой ценой. Вместо этого группа обеспечивает развитие разумной, совместимой экосистемы решений с наилучшим соотношением цены и возможностей. Это не означает, что в абсолютных значениях решения на базе новых стандартов будут дешевле, но, как отметил вице-президент, экосистема PCIe позволяет разработчикам выбрать приемлемое для каждого случая сочетание характеристик.

В настоящее время спецификация PCIe 7.0 версии 0.5 стала доступна участникам PCI-SIG. Новый стандарт доводит скорость передачи данных до 128 ГТ/с на линию при повышении энергоэффективности. Напомним, начиная с PCIe 6.0 доступен режим кодирования Flit, позволяющий избежать накладных расходов при передаче данных, и сделан переход к модуляции PAM4. Оптический вариант PCIe 7.0 тоже появится, но всё ещё будет опциональным. По словам Соломона, разговоры о вынужденном переходе на «оптику» ведутся более десяти лет, но по факту возможностей «меди» всё ещё хватает и будет хватать.

Компания Rambus анонсировала пакет IP-блоков для создания различных продуктов стандарта PCI Express (PCIe) 7.0. В частности, представлен высокопроизводительный контроллер для систем, ориентированных на решение задач в области ИИ и НРC.

Предварительная версия спецификации PCIe 7.0 была обнародована в апреле нынешнего года. Стандарт предусматривает скорость передачи данных до 128 ГТ/с, что обеспечивает до 512 Гбайт/с в двустороннем режиме в конфигурации x16. Ожидается, что PCIe 7.0 найдёт применение в 800GbE-решениях, системах ИИ, платформах квантовых вычислений и ЦОД нового поколения.

Источник изображения: Rambus

Контроллер Rambus стандарта PCIe 7.0 поддерживает максимально предусмотренную спецификацией скорость работы — 128 ГТ/с. Реализованы средства коррекции ошибок (Forward Error Correction, FEC) с малой задержкой. Среди прочего упомянуты обратная совместимость со стандартами PCIe предыдущих поколений (PCIe 6.0, 5.0, 4.0 и пр.), поддержка шины AMBA AXI, а также развитые инструменты обеспечения безопасности.

«Контроллер PCIe 7.0 обеспечивает высокую пропускную способность, низкую задержку и надёжность, необходимые для приложений ИИ и НРС нового поколения», — заявляет разработчик. Кроме того, Rambus представила ретаймер PCIe 7.0 с поддержкой конфигураций от x2 до x16, высокопроизводительный коммутатор PCIe 7.0 Switch с возможностью использования до 32 портов и другие решения.

Организация PCI-SIG опубликовала первую полную предварительную версию спецификаций грядущего стандарта PCI Express 7.0. Таким образом, будущий интерфейс, который удвоит пропускную способность по сравнению с PCIe 6.0, стал на шаг ближе к воплощению в реальных продуктах.

В блоге президента PCI-SIG Эла Янеса ( Al Yanes) говорится: «Продолжается работа над спецификацией PCI Express (PCIe) 7.0, которую PCI-SIG анонсировала на конференции разработчиков в США в июне 2022 года. Благодаря напряженной работе наших технических групп, мы рады сообщить, что версия 0.5 теперь доступна для ознакомления. Это официальный первый вариант спецификации, учитывающий все отзывы, которые мы получили от пользователей после выхода версии 0.3 в июне 2023 года».

Источник изображения: PCI-SIG

Янес говорит, что PCIe 7.0 ориентирован на 800GbE-решения, систем ИИ и машинного обучения, дата-центры гиперскейлеров и облака, HPC и квантовые вычисления. Отличительными чертами нового стандарта станут:

• Скорость передачи данных 128 ГТ/с, что даст в двустороннем режиме до 512 Гбайт/с в конфигурации x16;
• Использование PAM4-кодирования;
• Особое внимание к параметрам канала для уменьшения потерь;
• Обеспечение низкой задержки и высокой надежности;
• Повышенная энергоэффективность;
• Поддержка обратной совместимости со всеми предыдущими поколениями технологий PCIe.

Публикация финальной версии спецификации запланирована на 2025 год. Ожидается, что программа для проверки соответствия стандарту PCIe 7.0 будет доступна в 2027 году, а продукты будут выпущены после этого.

Одним из столпов, на которых зиждется господство NVIDIA в мире ускорителей, является NVLink — высокоскоростной интерконнект, позволяющий чипам общаться напрямую не только в составе одного узла, но и за его пределами. AMD пытается ответить на это продвижением XGMI/Infinity Fabric, и в предварительном обзоре Instinct MI300 были затронуты вопросы топологии серверов в исполнении «красных».

Ещё тогда, в момент анонса MI300, компания Broadcom объявила о поддержке данного интерконнекта в будущих поколениях своих PCIe-коммутаторов, а сейчас ресурс ServeTheHome поделился новыми подробностями. XGMI действительно станет коммутируемым, что упростит масштабирование систем на базе ускорителей AMD Instinct. Интерконнект получил официально название AFL (Accelerated Fabric Link).

В основе AFL по-прежнему будет лежать PCI Express, в данном случае речь идёт уже о PCI Express 7.0. Поддержка данной технологии дебютирует в PCIe-коммутаторах Broadcom Atlas 4. В дополнение к ним будут выпущены и новые ретаймеры Vantage 7, которые также получат поддержку CXL 4.0.

Источник здесь и далее: Broadcom via ServeTheHome

Но перед этим Broadcom начнёт поставки образцов чипов-коммутаторов Atlas 3 со 144 линиями PCIe 6.0 во II половине 2024 года, а серверы с такими коммутаторами появятся в 2025 году. Поддержка CXL здесь будет расширена до версии 3.1.

Что касается ретаймеров, то здесь Broadcom уже нанесла ответный удар Astera Labs, анонсировав чипы серий Vantage 5 и Vantage 6 для экосистем PCI Express 5.0 и PCI Express 6.0 соответственно. Они будут выпускаться в вариантах с 8 и 16 линиями с опцией бифуркации и поддержкой CXL 2.0 и 3.1.

Broadcom заявляет о более низком энергопотреблении, достигнутом за счёт применения 5-нм техпроцесса, лучших в индустрии блоках SerDes и расширенных средствах диагностики, интегрированных в новые ретаймеры.

Экономичность здесь играет важную роль: хотя даже 7-нм ретаймер потребляет немного, таких микросхем в составе каждого GPU-сервера несколько, что при дальнейшем масштабировании выливается весьма серьёзные цифры. К тому же меньшая нагрузка ляжет и на систему охлаждения, ведь если CPU и ускорители могут обслуживаться СЖО, то остальные компоненты в таких серверах по-прежнему охлаждаются обычными вентиляторами.

Что касается SerDes-блоков, то они позволят на 40 % удлинить соединения при сохранении стабильной работы. Ну а наличие продвинутого диагностического программного обеспечения с расширенными возможностями упростит разработку, отладку и ремонт систем нового поколения.

Ретаймеры Vantage 5 будут использоваться в комплекте с коммутаторами Atlas 2 в решениях Broadcom уже сегодня, они обеспечат поддержку CXL 2.0, ну а системы с Vantage 6 и поддержкой CXL 3.1, как уже упоминалось, должны увидеть свет в следующем году.

Astera Labs есть о чём беспокоиться: если на данный момент её ретаймерам почти нет альтернативы, то уже в ближайшем будущем ситуация может коренным образом измениться, поскольку Broadcom явно осознала всю важность этого компонента в экосистеме PCI Express и оценила солидный объём потенциальной клиентской базы.

Организация PCI Special Interest Group (PCI-SIG) рассказала о последних планах по развитию интерфейса PCI Express. В числе прочего были опубликованы сведения о новом стандарте кабелей и разъёмов CopprLink для подключений PCIe 5.0/6.0.

Основанная в 1992 году организация PCI-SIG опубликовала первые спецификации PCI Express в 2003 году, а сегодня без этого интерфейса невозможно представить себе ни одну мало-мальски мощную вычислительную систему. В PCI-SIG на данный момент входит свыше 950 участников.

Планы по развитию PCI Express, простирающиеся до 2028 года, показывают, что разработка новых, более производительных версий шины идёт темпами, позволяющими удовлетворить требования к скорости IO-подсистем, удваивающиеся примерно каждые 3 года. В версии PCIe 7.0 планируется довести этот показатель для x16-подключений до 512 Гбайт/с. Предварительная версия стандарта (релиз 0.3) была сформирована совсем недавно.

Источник изображений здесь и далее: PCI-SIG

На данный момент релиз спецификаций PCI Express 7.0 ожидается в 2025 году, а массовое появление новых продуктов на их основе запланировано на 2028 год. Впрочем, первые продукты наверняка появятся чуть раньше. Во II квартале 2024 года ожидается появление первых решений с PCIe 6.0, а массовый характер программа тестирования таких устройств на соответствие стандарту примет лишь в 2025.

В августе этого года была сформирована новая рабочая группа PCI-SIG Optical Workgroup, ответственная за разработку оптического интерконнекта на базе PCI Express и взаимодействие с производителями в этой области. Задача заключается в адаптации стека технологий PCIe к оптической среде передачи данных с минимальными изменениями. Новые кабели позволят организовать соединения между стойками в пределах ЦОД в случаях, когда требуется минимальная латентность.

Однако полная замена медных кабелей не планируется — оптика дополнит медь там, где нужна большая длина соединения. Поэтому PCI-SIG ведёт разработку нового стандарта электрических кабелей под общим названием CopprLink, который должен будет заменить существующие кабели OCuLink. Возможностей последних для организации внутрисистемного интерконнекта в современных условиях уже не всегда достаточно.

Новые серверы и СХД требуют более высокой пропускной способности и гибкости топологии, что учитывается при разработке CopprLink. Эти кабели позволят как обеспечивать высокоскоростные подключения в пределах самих систем, так и соединять между собой шасси в пределах стойки. Разрабатываются и варианты для межстоечного соединения.

Вопреки непроверенным слухам, CopprLink не поддерживает передачу сколько-нибудь мощного питания и не является заменой стандарту 12VHPWR. В настоящее время спецификации CopprLink, обеспечивающего работу на скоростях PCIe 5.0/6.0, уже достигли версии 0.9. Полноценный анонс технологии должен состояться в начале 2024 года.

Технология PCI Express востребована во многих сегментах, от традиционных серверов и ПК до крупных ЦОД, телеком-платформ, ИИ-кластеров, умного транспорта и даже в мобильных и носимых устройствах. Ожидается, что в период до 2027 показатель CAGR для рынка PCIe-решений составит 14 %, а к концу периода он достинет объёма $10 млрд. Быстрее всего развитие будет идти в секторе автомобильных решений (CAGR 53 % до 2030 года), периферийных сетевых (38 %) и телекоммуникационных (32 %) платформ.

Компания ABI Research, по сообщению некоммерческой организации PCI Special Interest Group (PCI-SIG), прогнозирует стремительный рост продаж оборудования с поддержкой интерфейса PCIe. Говорится, что технология будет востребована во многих сегментах, включая ЦОД, периферийные устройства, телекоммуникационные платформы, ИИ, умные автомобили, мобильные и носимые устройства.

В частности, как сообщается, объём целевого рынка PCI Express в период с 2022 по 2027 год будет демонстрировать показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) на уровне 14 %. В результате, к концу рассматриваемого периода он достигнет объёма около $10 млрд.

Источник изображения: PCI-SIG

Автомобильные и сетевые периферийные устройства продемонстрируют самые высокие темпы роста. В данных секторах объём целевого рынка и значение CAGR до 2027 года покажет прибавку на уровне 53 % и 38 % соответственно. В сегменте автомобильной промышленности внедрение PCIe поможет объединить электрические и электронные системы. В случае дата-центров преимуществами использования PCI Express названы энергоэффективность, безопасность и период окупаемости.

Функция низкого энергопотребления (L0p) спецификации PCIe 6.0 будет основной движущей силой развития рынка, поскольку энергоэффективность становится центральной стратегией для пользователей, уделяющих больше внимания устойчивости и снижению эксплуатационных расходов. Вместе с тем растёт пропускная способность PCI Express: в случае стандарта PCI Express 7.0 скорость передачи данных достигнет 512 Гбайт/c к 2025 году.