Rambus发布PCIe6.0控制器，提供64GT/s的数据传输速率在数字经济时代的今天

在数字经济时代的今天，数据已经成为企业的核心资产，推动着业务创新与持续发展。随着云计算、5G、物联网等新兴技术的飞速发展，企业获取数据的方式越来越简单，数据量呈现出爆炸式增长的态势，在给企业带来更多利好的同时，也对数据中心的计算能力提出了新的挑战。每一次技术升级都带来带宽的成倍提升，从PCIe1.0到PCIe6.0带来的最大变化带宽，到了PCIe6.0带宽已达到64GT/s（PCIex8对应带宽为63.02GB/s），当芯片之间的连接，如CPU与内存， CPU与SSD之间，采用PCIe6.0的时候，高带宽的价值和意义将是显而易见。在近期Rambus组织的一次PCIe6.0线上媒体沟通会上， Rambus战略营销副总裁MattJones表示，随着数据总量继续大幅爆炸式增长，数据中心正在采用新的计算模式，如分解式计算或者可组合式计算，这也要求同时保证数据传输速率的提升和数据传输的安全性。基于此，，以此来满足海量数据时代的数据传输速率与安全要求。

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【Rambus发布PCIe6.0控制器，提供64GT/s的数据传输速率】21世纪初， PCIe标准正式创立。时至今日，它已经成为数据中心和计算应用中芯片间数据传输的行业标准。随着PCIe标准的快速发展，今年1月份， PCIe6.0的相关规范正式出台，标志着PCIe6.0时代正式来临，数据传输速率也比最开始有了飞跃式的提升。众所周知， GT/s是PCIe的衡量单位，在PCIe1.0和2.0时代，理论数据传输率大概是2.5和5GT/s ，但考虑到具体采用的编码技术和信号传导模式，实际的数据传输速率大概是2和4GT/s 。而PCIe的传输速率达到了64GT/s的PCIe6.0 ，较上一代实现了速率翻倍的目标。如下图所示，带宽需求增加最明显的应用是数据中心的数据交换，在8年内达到了16.3倍。数据中心机架单元(RU)的连接主要为铜线，其他位置则使用光学器件。在RU中，交换机的速度将从12.8T增加到25.6T、51.2T和102.4T 。在可插拔和共封装的光学器件中也观察到相同的速度变化，速度从400G到800G增长到1.6T ，甚至更高。以前， 12.8T交换机需要实例化32个8路50GSerDes 。而下一代交换机，必将会采用112G和即将出现的224GSerDes ，因为更加高速的SerDes拥有更小的面积、更低的成本、更低的功耗、以及更短的上市时间等优势。

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▲带宽增长值
Rambus新的PCIe6.0控制器技术，为了实现高达64GT/s的数据传输速率，性能翻倍（较之PCIe5.0），很重要的是信号调制技术的突破，由NRZ（PAM2）升级为PAM4（，由原来的2个电压等级提升到4个,其传输的数位也由1提升到了2,从而实现了性能的翻番。通过PAM4 ，每个时钟周期的数据传输可以达到2bit ，而并不仅仅是单bit的数据传输。 PAM4采用四个不同的电平等级，在每个时钟周期表达2个数位，从00、01、10再到11 ，这就意味着在同样的电压波动范围之内和同样的时钟周期内，由于PAM4的电压等级比PAM2高了两个，即眼图中黑色的区域“眼睛“部分更多、更小了。这种变化带来了另外两个重要的影响，即更低的电压裕度和更高的误码率，使得在设备中保证信号完整性成为了一个非常关键的难题。 “考虑到PAM4是确保PCIe6.0达到64GT/s数据传输速率的一个关键，我们需要在保持数据传输速率的前提下解决PAM4本身的问题。为此， PCIe6.0采用了前向纠错技术(FEC) 。 ”（NRZ和PAM4编码对比,和MLC/TLC/QLCSSD的概念有异曲同工之妙；单位空间内传输数据增加(容量增加),信号强度变弱(理论PE减少),首次加入了FEC前向纠错(主控需要更强的ECC纠错)最终目标是使PCIe6.0在数据量翻倍的情况下达到和PCIe5.0一样的TraceLength,以便厂商能更容易做出兼容前五代的产品）