PCIe 7.0規(guī)范正式發(fā)布，光纖互連成為發(fā)展新方向
近日，PCI-SIG協(xié)會(huì)宣布，PCI Express（PCIe）7.0標(biāo)準(zhǔn)已完成定稿。新一代PCIe 7.0繼續(xù)采用自6.0代引入的PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）信號(hào)技術(shù)，并進(jìn)一步擴(kuò)展帶寬能力，帶來跨越式提升。
不僅如此，PCI-SIG還透露，PCIe 8.0的前期研究已經(jīng)展開。同時(shí)，隨著官方光纖互連規(guī)范的發(fā)布，PCIe的演進(jìn)已經(jīng)從傳統(tǒng)銅纜突破至光學(xué)傳輸，為高速度率帶來新的可能。這項(xiàng)創(chuàng)新旨在解決銅纜在超高速率環(huán)境下的物理瓶頸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與既有PCIe生態(tài)的兼容。
帶寬實(shí)現(xiàn)“雙倍加速”——PCIe 7.0速率詳解
2025年3月，PCI-SIG正式定稿PCIe 7.0規(guī)范。據(jù)官方文件，PCIe 7.0單通道傳輸速率提升到128GT/s，是上代（PCIe 6.0）的兩倍。在標(biāo)準(zhǔn)x16通道配置下，理論雙向總帶寬達(dá)到512GB/s。換算下來，僅PCIe 7.0×4的帶寬就已經(jīng)與PCIe 5.0×16相當(dāng)，提高了數(shù)據(jù)吞吐能力，為數(shù)據(jù)中心及高性能計(jì)算帶來充足資源。
即便繼續(xù)使用PAM4調(diào)制，相較以往，PCIe 7.0對(duì)這一技術(shù)已做諸多優(yōu)化。新標(biāo)準(zhǔn)更加注重信號(hào)的穩(wěn)定性和通道質(zhì)量，提升遠(yuǎn)距離傳輸?shù)耐暾?。能效管理也同步進(jìn)步，以適應(yīng)數(shù)據(jù)中心級(jí)別的節(jié)能需求。此外，PCIe 7.0引入通道裕度、強(qiáng)化錯(cuò)誤檢測(cè)通報(bào)等機(jī)制，同時(shí)對(duì)CXL等新興硬件接口做了適配改良，支持未來技術(shù)的發(fā)展。
對(duì)未來應(yīng)用場(chǎng)景的賦能
PCIe 7.0的高帶寬和低延遲，為人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等高算力場(chǎng)景的GPU或FPGA高速互聯(lián)提供了支持，加快了AI模型的訓(xùn)練和推理效率。同時(shí)，其數(shù)據(jù)中心應(yīng)用價(jià)值尤為突出，滿足服務(wù)器、存儲(chǔ)之間海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)流通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問（RDMA），帶給云架構(gòu)極高的擴(kuò)展彈性。
對(duì)于如量子計(jì)算等需要大規(guī)模高速互連的前沿領(lǐng)域，PCIe 7.0同樣能作為關(guān)鍵底層支撐，為新一代算力設(shè)備創(chuàng)造良好條件。隨著標(biāo)準(zhǔn)步步升級(jí)，高性能硬件在能效和運(yùn)維成本方面也獲得優(yōu)化，貼合綠色計(jì)算趨勢(shì)。
更為重要的是，PCIe 7.0持續(xù)兼容以往標(biāo)準(zhǔn)，用戶無需淘汰現(xiàn)有設(shè)備即可平滑過渡新一代規(guī)范，保障行業(yè)投資，促進(jìn)硬件廠商加快擁抱PCIe 7.0相關(guān)創(chuàng)新。
光纖互連打破傳輸極限
以往，銅纜在PCIe發(fā)展過程中逐漸出現(xiàn)傳輸距離受限、損耗增加等短板。自PCIe 1.0起，銅纜最大傳輸距離便不斷縮短。到了PCIe 7.0時(shí)代，銅纜傳輸僅十幾厘米，已無法滿足機(jī)柜間乃至更廣域分布式服務(wù)器之間的需求。同時(shí)，為減緩信號(hào)衰減而引入的重定時(shí)器成本高、功耗大、系統(tǒng)復(fù)雜度提升。
伴隨數(shù)據(jù)速率遞增，銅纜解決方案愈發(fā)捉襟見肘，光纖自然成為突破口。與銅纜相比，光互連具備更優(yōu)的信號(hào)質(zhì)量和距離優(yōu)勢(shì)，且光纖的體積小，更適合大規(guī)模數(shù)據(jù)中心高密度部署。
PCI-SIG引入的“光感知重定時(shí)器”方案（Optical Aware Retimer）成為新規(guī)范的亮點(diǎn)，可以在電信號(hào)與光信號(hào)之間進(jìn)行多路互聯(lián)，采用均衡、時(shí)鐘恢復(fù)與信號(hào)再生等處理，彌補(bǔ)長(zhǎng)距離光傳輸損耗，確保信號(hào)最終能夠無損還原。此外，光互連方案兼容PCIe現(xiàn)有的交換機(jī)與端點(diǎn)，再加上完善的數(shù)據(jù)通道管理，實(shí)現(xiàn)電域與光域的靈活多路復(fù)用。
前瞻展望
隨著PCIe 7.0和相應(yīng)光互連方案的問世，PCI-SIG為全球高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶來了全新標(biāo)準(zhǔn)。這一進(jìn)步不僅推進(jìn)了高速互連的行業(yè)基線，同時(shí)也為AI大模型訓(xùn)練、量子計(jì)算等前沿領(lǐng)域提供了必需的底層支撐。正如PCI-SIG主席Al Yanes所言，PCIe標(biāo)準(zhǔn)迭代至今，始終保持三年一度帶寬翻番的慣例，支持著日益增長(zhǎng)的算力需求。
放眼未來，隨著PCIe 8.0預(yù)研啟動(dòng)，PCIe標(biāo)準(zhǔn)將向更加廣泛的數(shù)據(jù)中心和異構(gòu)計(jì)算擴(kuò)展，光學(xué)互連與傳統(tǒng)電氣互連將在標(biāo)準(zhǔn)框架下融合發(fā)展，為智能時(shí)代數(shù)據(jù)流通和高效計(jì)算鋪設(shè)更快的通道。
