PCIe 7.0有什么值得你期待！

也许64 GT/s已经很快了，但对那些每天面对超级巨量数据的应用来说，这可能只是暂时的权宜之计而已，尤其是全球数据量正日日夜夜地急速膨胀，下一代的高速传输标准必须要尽早就位，所以PCIe 7.0来了。

说PCIe 7.0来了其实不正确，因为它仍在制定中，PCI-SIG约是在2023年启动PCIe 7.0的制定作业，并预计2025年才会完成并颁布，而要落实到实际应用，最快也要等到2028年，目前最新的进度是4月初才刚刚完成了「0.5版」。

为什么需要PCIe 7.0？

对PCI-SIG来说，每3年倍增一次I/O带宽是他们的使命，所以在这个前提之下，PCIe 7.0的提出就是既定发展蓝图的实践。而且更重要的，是不能让标准的带宽落后实际的传输带宽，持续拉开这段差距，也是维持应用创新动能的重要手段。

但这几年，我们可以明显感受到PCI-SIG的推动力道持续维持高档，很大的原因就是产业需求一直催促着PCIe 前进，特别是在高性能运算（HPC）、人工智能（AI）和次世代汽车应用的带动下，I/O总线势必得要跟上，甚至是领先一个世代以上。

也因此，PCIe 7.0作为PCI Express（PCIe）标准的第七代版本，将提供比PCIe 6.0更高的数据传输速率，以满足不断成长的数据中心、HPC、AI，以及ADAS与自动驾驶应用的需求。

另一方面，随着全球节能规范的不断升级，加以任务导向（mission critical）应用的范畴不断扩大，提升能源效率与延迟性能，也是PCIe 7.0的发展目标所在，以确保次世代的高性能应用有更佳的功耗表现与可靠度。

当然，PCIe可以不断的进化和突破，背后的大功臣当然是得益于半导体技术的与日俱进。在先进芯片制程与IC设计的加持下，PCIe 7.0的目标效能也就早早被订下了标线。

PCIe 7与PCIe 6的比较

从6.0再进化到7.0，PCIe 7.0肯定要有些不凡之处。但PCI-SIG副总裁Richard Solomon却说：「PCIe 7.0最大的变更，就是没有任何变更！」

这句话说的也许夸张，但却充分表达出了PCIe 7.0的首要任务，那就是维持6.0的技术规范，并稳定发展。

Richard Solomon进一步解释，PCIe 6.0是一次重大的升级，为了维持带宽速度倍增的目标，采用了全新的讯号传送模式，由过去的「不归零编码（NRZ）」，转换到PAM4。而这个改动是一个影响深远的转换，不仅讯号发射与控制端的芯片设计都需要重头来过，测试与验证的仪器设备也需要有新的规格，因此对整个产业链都是一个巨大的冲击。

也因此，为了更好的延续上个版本的改动，同时也让产业链能够更成熟的导入新的技术规格，PCIe 7.0除了传输速度与功耗性能的提升之外，几乎没有添加太多的新东西。

依据PCI-SIG最新的发布，PCIe 7.0预计仍将在2025年发布，主要的规格如下：

‧ 透过 x16 配置．提供 128 GT/s 原始比特率与512 GB/s 的双向比特率

‧ 采用 PAM4（4 阶脉冲幅度调变）讯号

‧ 关注渠道参数和覆盖面

‧ 持续实现低延迟和高可靠性

‧ 提高电源效率

‧ 向下容性所有前代 PCIe 技术

表一：PCIe 7.0与PCIe 6.0比较表

从上表可以看出，PCIe 7.0在数据传输速率、信道带宽方面都较 PCIe 6.0有所提升，但除此之外，其实大致上都维持与PCIe 6.0相当的技术。

具体而言，PCIe 7.0最大的优势就是体现在更高的传输性能，以及更佳的能源效率。 对于HPC、AI和ML等应用来说，PCIe 7.0的数据传输速率和信道带宽是PCIe 6.0的两倍，意味着它可以提供更高的性能，而这是十分重要的特色；另一方面，PCIe 7.0也更重视节能功能，除了降低功耗，同时也提升能源效率，这对于数据中心运营商来说，这一点至关重要。

以数据密集型市场为目标应用

很直接的，PCI-SIG一开始就为PCIe 7.0设定了主要的目标领域，也就是所谓的「数据密集型市场」。而落实到具体的应用上，则有如 800G 以太网络、人工智能/机器学习、超大规模数据中心、HPC、量子运算、以及云端运算等。

以下是PCIe 7.0针对各个具体应用所能带来的优势：

‧800G 以太网络：传输带宽倍增，不仅大幅缩短传输时间，同时也有助于降低能源的消耗。

‧AI /ML：由于数据传输频颈的突破，PCIe 7.0将使AI系统能够更快地训练和执行AI模型。

‧HPC： PCIe 7.0将使HPC系统能够处理更大的数据集，也能运行更复杂的模拟。

‧超大型数据中心： PCIe 7.0能让数据中心部署更高性能的HPC、AI和ML工作负载，为次世代应用打造超大型的数据中心。

‧量子运算：运子指令周期要比传统计算机更快，能够比传统计算机更快地解决复杂且庞大的运算任务，但同时它也仰赖更大的带宽速度来运行。

而有鉴于高阶的PCIe规范在数据中心的应用重要性日益提升，改进线缆连接的性能也成为带宽速度突破的要点所在。因此，PCI-SIG也在今年第一季发表了新一代的布线规格「CopprLink 5.0/6.0」。

PCI-SIG指出，新布线规格主要目标应用是数据中心、服务器、储存、网络和加速器等，而主要的发展动机主要如下：

‧ 高带宽应用需要更长的通道涵盖范围和拓扑弹性

‧ 在32和64 GT/s 时，PCB 损耗会缩短通道涵盖范围，并限制平台弹性

‧ 缆线是为系统设计人员提供弹性及带动创新的另一种选择

图二 : PCI-SIG新一代的布线规格「CopprLink 5.0/6.0」，要目标应用是数据中心。（source：PCI-SIG）

将朝「光连接友善」前进

由于生成式AI应用席卷全球，为了响应产业对于超高速传输技术的期待，PCI-SIG已在2023年成立了光学工作小组，以研究光传输技术，特别是硅光子技术与PCIe互连的可能性。然而，PCI-SIG也明确表示，光连接技术短期内仍不会有明确的进度，至少要到PCIe 10.0版本之后才会有比较具体的发展，但PCIe朝「光连结友善（Optical-friendly）」前进是肯定的方向。

Richard Solomon表示，目前PCI-SIG光学工作小组的成员包含多家大家耳熟能详的科技大厂，当中也有具备光学连接技术的单位，但目前一切都仍在讨论之中。尽管大家对此技术有很大的期待，但光连接技术不会是「现在」就出现，仍需要一段时间去发展。

Richard Solomon指出，从现行的技术演进来看，他认为PCIe技术在「铜」在线仍可以有很多的改进，例如于2024年第一季发布的「CopprLink 5.0/6.0 布线规格」，仍将持续推进传输的速度和带宽，至少可以在延续两个世代。因此他认为，光连接技术要能在PCIe规范上实现，应该要到PCIe 10.0之后。

不过，持续关注硅光子等光传输技术绝对是PCIe重要的发展方针，也许不见得会纳入规范之中，但提供更佳的整合与搭配性能，将会是PCIe光学工作小组主要任务所在。

目前PCI-SIG 光学工作小组主要在支持广泛的光学技术，同时可能开发适用于特定技术的外型尺寸，而不受光学技术限制。潜在的外型尺寸包括：可插拔光学收发器、板载光学组件、共同封装光学组件和光学I/O。

而关于光学技术预计的 PCIe 规范更新，PCI-SIG指出，将朝向使用相同的组件，确保最少的变更（例如，预计使用相同的Flit 模式、相同的链路调训等）。潜在的规格增强包括：根据光侧协调速度转换、使边带讯号处于带内、使规格更加节能，以及扩大覆盖范围等。

结语

尽管PCIe 7.0 技术主要是针对数据密集型市场所设计的互连方案，但除了更快的传输速度、更强力的通道参数与覆盖范围之外，PCIe 7.0 架构将专注提升能源效率，以满足次世代高性能运算同时对于效能与节电的要求。因此，我们也可以期待，未来的高速互连技术将不会再是一个吃电怪兽。

值得注意的是，PCIe技术不仅受到数据中心的青睐，其实汽车产业和工业应用也十分看重这个技术。PCI-SIG在2023年委托了市场研究公司ABI Research 进行调查，发现汽车和边缘运算的垂直产业拥有庞大的成长潜能，整体潜在市场 （TAM）复合年增长率（CAGR）高达53%，再者，PCIe 技术在行动装置的垂直领域也表现良好。而这些领域也将成为PCI-SIG耕耘的重点。