PCIe 4.0 и PCIe 5.0. Перспективы

Впервые интерфейс передачи данных PCIe 4.0 был реализован 2016 году в серверных решениях. Intel выпустил первые серверные процессоры Power9 с поддержкой PCIe 4.0 в 2017:

eetimes
eetimes

 

 

 

 

 

 

 

В апреле 2019 года разработчик PCIe планирует окончательно сформировать спецификации интерфейса PCIe 5.0, пропускная способность которого составит 128 ГБ/с. Для сравнения, пропускная способность PCIe 3.0 x16 составляет 32ГБ/с, а PCIe 4.0 x16 — 64ГБ/с. То есть, PCIe 5.0 будет в 4 раза больше пропускать данных чем PCIe 3.0 за одинаковую единицу времени.

График сравнительной производительности версий PCIe:

eetimes

Перспективы

Но есть проблема. С ростом производительности интерфейса растут и требованию к железу, которое может его поддерживать. В частности, дальность сигнала PCIe 1 — 50 сантиметров, а сигнала PCIe 4.0 хватает максимум на 12 сантиметров. Это приводит к необходимости либо уменьшать системные платы в физических размерах для того, чтобы схема движения сигнала укладывалась в 10-12см, либо устанавливать усилители сигнала, адаптеры и ретаймеры. Добавление этих компонентов увеличивает себестоимость системной платы на 100долл. США.

Если использовать ещё более качественные материалы, а именно — отказаться от стандартного строения текстолита FR4 в пользу более дорого и соответствующего требованиям PCIe 4.0 и 5.0 Megtron-6, то стоимость производства системной платы возрастёт на 300долл США.

Данная математика удорожания производственного процесса системных плат с интерфейсом передачи данных PCIe 4.0, является причиной их отсутствия в рознице и ответом на вопрос почему производители потребительских материнских плат не спешат с переходом на стандарт PCIe 4.0, не смотря на то, что он доступен к интеграции с 2016 года. Иными словами, если взять любую на сегодняшний день материнскую плату с интерфейсом PCIe 3.0, и перевести её на интерфейс PCIe 4.0, её цену сразу можно умножать на 2.

Решение, которое предлагает разработчик интерфейса PCIe, и которое позволит не тратить дополнительных средств на ретаймеры, это использование кабелей. На каждые 2.5 сантиметра сигнала, можно использовать 25 сантиметров кабеля, с сохранением задержек на приемлемом уровне. Но переход с текстолита FR4, на котором производятся сейчас все компьютерные компоненты, на, как минимум, Megtron-4 всё равно потребуется. Так что удорожания всё равно полностью не избежать.

Заключение

Таким образом, интерфейсы передачи данных PCIe 4.0 и PCIe 5.0 являются на сегодняшний день исключительно промышленными стандартами передачи данных, которые используются в серверных решениях крупных IT корпораций вроде IBM или Intel. В домашних компьютерах эти интерфейсы не появится ещё очень долгое время.