隨著人工智能(AI)、機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和云計(jì)算的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心不得不面對(duì)爆炸式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，壓力不斷增長(zhǎng)。這些工作負(fù)載需要更快、更高效的基礎(chǔ)設(shè)施，以前所未有的速度處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

要實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型，核心在于PCIe（外圍組件高速互連），這是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵推動(dòng)因素。隨著時(shí)間推移，PCIe不斷發(fā)展，已可滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心不斷增長(zhǎng)的性能需求，成為其架構(gòu)中不可或缺的一部分。但PCIe的未來是什么，它將如何繼續(xù)塑造數(shù)據(jù)中心格局？

借助PCIe提高數(shù)據(jù)傳輸率和帶寬效率

每一代PCIe都致力于提高數(shù)據(jù)傳輸速率，以支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型工作負(fù)載。例如，PCIe 6.0提供64GTps的數(shù)據(jù)傳輸率，比PCIe 5.0的32GTps翻了一倍，更是顯著超過PCIe 2.0的5GTps。這些改進(jìn)與AI/ML、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析的發(fā)展保持同步，其中高帶寬和低延遲至關(guān)重要。

PCIe 6.0的一個(gè)突出特性是使用PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）。

傳統(tǒng)的NRZ（不歸零）編碼每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸一比特邏輯信息，而PAM4使用四個(gè)不同的電壓電平，每個(gè)周期可以傳輸兩比特邏輯信息。這樣一來，PCIe 6.0能夠在不增加帶寬消耗的情況下將數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)楝F(xiàn)代工作負(fù)載需要效率，但又不能壓垮現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。

PAM4調(diào)制：為未來的PCIe世代鋪平道路

隨著數(shù)據(jù)需求的增加，PAM4調(diào)制已成為一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，不僅體現(xiàn)在PCIe 6.0中，還體現(xiàn)在未來更迭中。它能夠在不擴(kuò)大帶寬的情況下顯著提高數(shù)據(jù)傳輸率，因此是帶寬效率至關(guān)重要的環(huán)境的理想選擇。

高性能計(jì)算(HPC)和AI/ML等應(yīng)用程序需要處理大量數(shù)據(jù)集，對(duì)減少延遲的要求極高。PAM4通過使吞吐量翻倍來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，因此非常適合帶寬占用大的工作負(fù)載。然而，這項(xiàng)技術(shù)也帶來了挑戰(zhàn)。PAM4的多個(gè)電壓水平對(duì)噪聲更加敏感，因此在高速下保持?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性更加困難。

為解決這個(gè)問題，需要前向糾錯(cuò)(FEC)和信道均衡等技術(shù)來確保數(shù)據(jù)完整性。展望未來，隨著PCIe 7.0等PCIe標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，PAM4將繼續(xù)在實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

利用高級(jí)解決方案解決信號(hào)完整性問題

隨著PCIe數(shù)據(jù)傳輸率的攀升，信號(hào)完整性越發(fā)成為一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。高頻傳輸會(huì)帶來插入損耗、回波損耗和符號(hào)間干擾(ISI)等問題，這些問題會(huì)降低信號(hào)質(zhì)量，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和性能下降，特別是在PCIe 6.0及更高版本的高速下。

PAM4在提高數(shù)據(jù)傳輸率的同時(shí)，也降低了信噪比(SNR)，使得系統(tǒng)對(duì)噪聲和信號(hào)失真更加敏感。為確?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)中心依靠信號(hào)中繼器和重定時(shí)器來輔助傳輸。信號(hào)中繼器放大和重塑信號(hào)以抵消衰減，而重定時(shí)器則清除抖動(dòng)并重新生成信號(hào)，從而提高高速信號(hào)完整性。

除了信號(hào)調(diào)節(jié)，電纜解決方案對(duì)于維持信號(hào)質(zhì)量也至關(guān)重要。有源電纜具有內(nèi)置放大器和均衡器，有助于保持大型數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)距離的信號(hào)完整性。對(duì)于較短的距離，無源電纜提供了一種具有成本效益的替代方案，因?yàn)樾盘?hào)衰減不是什么大問題。這些解決方案協(xié)同作用，支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)也不影響性能。

分離架構(gòu)和AI/ML的崛起

數(shù)據(jù)中心正朝著分離架構(gòu)發(fā)展，其中計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源被分成模塊化組件。這種方法可提供更大的靈活性和可擴(kuò)展性，使數(shù)據(jù)中心能夠根據(jù)工作負(fù)載需求動(dòng)態(tài)地分配資源。它還避免了傳統(tǒng)整體式基礎(chǔ)設(shè)施中出現(xiàn)的效率低下問題，即經(jīng)常過度配置資源。

PCIe是分離架構(gòu)中的關(guān)鍵組件，可提供連接計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)組件所需的高速、低延遲連接。它具有可擴(kuò)展性和靈活性，因此是高效連接分布式資源的理想解決方案。

這對(duì)于資源密集型AI和ML工作負(fù)載尤其重要，因?yàn)樗鼈兪琴Y源密集型的，需要以最小的延遲實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)吞吐量。PCIe可在提供高帶寬的同時(shí)保持低延遲，確保數(shù)據(jù)中心能夠應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的AI/ML需求，同時(shí)支持未來的技術(shù)擴(kuò)展。PCIe可實(shí)現(xiàn)跨分離式系統(tǒng)的無縫數(shù)據(jù)傳輸，幫助數(shù)據(jù)中心管理日益復(fù)雜的工作負(fù)載。

展望未來：PCIe 6.0及更高版本

雖然PCIe 6.0的64 GT/s數(shù)據(jù)傳輸率已令人矚目，但看起來未來能實(shí)現(xiàn)更快的速率。PCIe 7.0等下一代標(biāo)準(zhǔn)有望進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸速率，以滿足AI、ML和云計(jì)算日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求。

PAM4調(diào)制仍將是這些進(jìn)步的核心，可在不增加帶寬需求的情況下實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量。由PCI-SIG主導(dǎo)的全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化將確保新的PCIe技術(shù)在各個(gè)系統(tǒng)之間順利集成。這些標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)于保持兼容性和可擴(kuò)展性至關(guān)重要，使數(shù)據(jù)中心能夠在不發(fā)生重大中斷的情況下采用PCIe技術(shù)。

Molex莫仕實(shí)現(xiàn)PCIe更迭

在PCIe不斷更迭的背景下，高速互連對(duì)于支持現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要。這些互連提供可擴(kuò)展性和相應(yīng)性能，可應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的工作負(fù)載，推動(dòng)高效的數(shù)據(jù)處理和大吞吐量。

在數(shù)據(jù)中心不斷突破性能界限的過程中，Molex莫仕始終積極采用現(xiàn)代PCIe標(biāo)準(zhǔn)（5.0到7.0），成為高速互連領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。Molex莫仕提供廣泛的解決方案，可滿足數(shù)據(jù)中心不斷發(fā)展的需求，確保無縫、高速的數(shù)據(jù)傳輸和卓越的可靠性。

NextStream電纜組件：NextStream支持PCIe 6.0及更高版本，可為計(jì)算、AI服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)連接組件提供高速、低延遲的連接。這些組件采用先進(jìn)的信號(hào)完整性技術(shù)，旨在最大限度地減少延遲，改善分離式數(shù)據(jù)中心的性能。此外，NextStream電纜還支持有源電纜選項(xiàng)（包括內(nèi)部信號(hào)中繼器），可滿足需要更薄電纜(32 AWG/34 AWG)或需要盡量減少信號(hào)衰減的系統(tǒng)的嚴(yán)苛插入損耗要求。

擴(kuò)展閱讀NearStack PCIe連接器系統(tǒng)：這款低型連接器系統(tǒng)針對(duì)PCIe 6.0進(jìn)行了優(yōu)化，可提供直接連接以增強(qiáng)信號(hào)完整性并減少延遲，支持高達(dá)64Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率。其設(shè)計(jì)改善了熱管理，因此是高性能計(jì)算和AI應(yīng)用的理想選擇。

PCIe 7.0準(zhǔn)備就緒：Molex莫仕已經(jīng)為下一代PCIe 7.0標(biāo)準(zhǔn)做好了準(zhǔn)備，開發(fā)了相應(yīng)的解決方案，可通過PAM4調(diào)制等技術(shù)提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率，同時(shí)保持帶寬效率。

借助Molex莫仕全面的PCIe解決方案組合，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師可以確保其基礎(chǔ)設(shè)施能夠適應(yīng)未來的工作負(fù)載需求，包括AI、ML、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析。Molex積累了數(shù)十年的工程專業(yè)知識(shí)并提供多種創(chuàng)新產(chǎn)品，是PCIe更迭歷程中值得信賴的合作伙伴。