從正式發(fā)布至今,，PCI Express?（PCIe?）發(fā)展迅速,，在現(xiàn)代數(shù)字世界中無處不在，已經(jīng)成為高性能計(jì)算,、人工智能／機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）加速器,、網(wǎng)絡(luò)適配器和固態(tài)存儲(chǔ)等應(yīng)用不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。不僅如此,，PCIe技術(shù)近期在速度和延遲方面取得的突破讓其在存儲(chǔ)器架構(gòu)中也獲得了廣泛應(yīng)用（例如通過PCIe／CXL插槽連接的持久內(nèi)存和DRAM）,。

人工智能／機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）應(yīng)用的變革以及企業(yè)工作負(fù)載加速遷移至云端的趨勢(shì)，持續(xù)推動(dòng)數(shù)據(jù)流量前所未有的增長(zhǎng),。為了應(yīng)對(duì)未來對(duì)數(shù)據(jù)帶寬的需求,，PCI－SIG于2019年發(fā)布了PCIe 6．0，將數(shù)據(jù)傳輸速率翻倍至64GT／s,。最終版PCIe 6．0標(biāo)準(zhǔn)已于2022年1月正式發(fā)布,。

IO帶寬增長(zhǎng)預(yù)測(cè)和PCIe標(biāo)準(zhǔn)的演化（圖片：Cadence）

PCIe 6．0的主要挑戰(zhàn)

將I／O帶寬從PCIe 5．0的32GT／s翻倍至64GT／s給信號(hào)完整性（SI）帶來了巨大挑戰(zhàn)。PCIe向后兼容的需求必須持續(xù)支持PCB,、連接頭和擴(kuò)展卡等傳統(tǒng)通道,。數(shù)據(jù)速率為32GT／s且采用不歸零制（NRZ）編碼時(shí),，傳統(tǒng)通道的插入損耗總和在奈奎斯特頻率（16GHz）下可達(dá)到36dB以上；當(dāng)速率提升至64GT／s NRZ時(shí),，奈奎斯特頻率翻倍至32GHz,，通道的頻率相關(guān)損耗將增加到70dB以上。如此的全通道信號(hào)損失將令噪音完全無法識(shí)別,，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將無法被有效還原,。

PAM4加持PCIe

將信號(hào)調(diào)制模式從非歸零編碼（NRZ）改至四電平脈沖幅度調(diào)制（PAM4）是PCIe 6．0克服通道信號(hào)損失挑戰(zhàn)的方法。PAM4是一種多電平信號(hào)傳輸技術(shù),，每個(gè)單位時(shí)間（UI）傳輸2比特,，而NRZ每個(gè)單位時(shí)間僅傳輸1比特（見圖2）。采用PAM4信號(hào)調(diào)制技術(shù)的PCIe 6．0每個(gè)UI可以傳輸2比特?cái)?shù)據(jù),，數(shù)據(jù)速率在奈奎斯特頻率不變的情況下增加一倍,，成為PCIe 6．0的一大優(yōu)勢(shì)。通道損失也因此與PCIe 5．0一樣可控,。

PAM4信號(hào)調(diào)制（圖片：Cadence）

然而,，升級(jí)至采用PAM4信號(hào)調(diào)制的PCIe版本還需要解決一系列挑戰(zhàn)，并應(yīng)對(duì)因此導(dǎo)致的復(fù)雜性上升,。幸運(yùn)的是,，Cadence對(duì)PAM4并不陌生。早在2017年,，Cadence就通過對(duì)Nusemi公司的收購開始研發(fā)112Gb／s的PAM4技術(shù),。今天，Cadence已經(jīng)是多個(gè)先進(jìn)FinFET節(jié)點(diǎn)下112G／56G PAM4 SerDes IP的領(lǐng)先供應(yīng)商,，客戶使用我們的IP已經(jīng)開發(fā)出多項(xiàng)成功的芯片設(shè)計(jì),。

協(xié)議更新，為效率而生

PIPE到控制器的接口也升級(jí)到了6．0版本,，延遲進(jìn)一步降低,。

PCIe 6．0標(biāo)準(zhǔn)引入了流控制單元的概念（FLIT），與PAM4所需的前向糾錯(cuò)（FEC）高效協(xié)同,，為采用最常見配置的主流負(fù)載提供更低的延遲,。

PCIe前代版本通過動(dòng)態(tài)鏈路帶寬和低功耗狀態(tài)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但在此過程中,，動(dòng)態(tài)鏈路帶寬會(huì)干擾數(shù)據(jù)流的傳輸,。PCIe 6．0采用全新的低功耗狀態(tài)L0p，可在不干擾數(shù)據(jù)流的前提下允許功耗相對(duì)帶寬的按比例調(diào)整,。

Cadence針對(duì)PCIe 6．0的完整IP解決方案

Cadence的PCIe PHY和控制器解決方案（圖片：Cadence）

Cadence致力于引領(lǐng)行業(yè)采用最新的PCIe 6．0標(biāo)準(zhǔn),，用PCIe 6．0 IP解決方案應(yīng)對(duì)前沿領(lǐng)域快速變革的技術(shù)需求。過去20年,，Cadence一直是PCIe PHY和控制器的領(lǐng)先供應(yīng)商,。采用Cadence領(lǐng)先的PAM4技術(shù)以及經(jīng)過驗(yàn)證的112G／56G PAM4以太網(wǎng)PHY IP，結(jié)合在PCIe領(lǐng)域深厚的經(jīng)驗(yàn),，Cadence致力于為市場(chǎng)提供最先進(jìn)的PCIe 6．0 PHY和控制器IP,。

關(guān)于Cadence：

Cadence在計(jì)算軟件領(lǐng)域擁有超過30年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者,?；诠镜闹悄芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略，Cadence致力于提供軟件,、硬件和IP產(chǎn)品,，助力電子設(shè)計(jì)概念成為現(xiàn)實(shí)。Cadence的客戶遍布全球,，皆為最具創(chuàng)新能力的企業(yè),，他們向超大規(guī)模計(jì)算、5G通訊,、汽車,、移動(dòng)、航空,、消費(fèi)電子,、工業(yè)和醫(yī)療等最具活力的應(yīng)用市場(chǎng)交付從芯片、電路板到完整系統(tǒng)的卓越產(chǎn)品,。Cadence已連續(xù)八年名列美國(guó)財(cái)富雜志評(píng)選的100家最適合工作的公司,。