PCIe迈入6.0时代，Rambus为下一代数据中心作序

文︱郭紫文

图︱Rambus

技术发展日新月异，人工智能、机器学习等全新应用领域逐渐站在了时代风口。社会经济形态已经完成了向数字经济的转变，数据、算力、算法俨然成为产业发展的核心驱动力。对于数据中心而言，数据总量爆炸式增长，对内存及I/O带宽有着更高需求，而数据向云迁移的速度明显加快，数据安全威胁也日益提升。因此，数据中心架构和基础设施亟需完善，业界正在寻求以全新的计算和算法模式为支撑，不断提高数据传输速率，同时保证数据传输安全。

作为业界领先的Silicon IP和芯片供应商，Rambus始终秉持着“让数据传输更快、更安全”的理念，这也与数据中心当前的发展需求点不谋而合。“Rambus业务主要围绕着数据中心应用展开，来自数据中心市场的收入占比达到75%以上。”据Rambus大中华区总经理苏雷介绍，针对数据中心领域，Rambus提供了内存和SerDes IP、内存接口芯片、安全Silicon IP等业界领先技术产品及解决方案，不断加快数据传输速率、提高内存子系统速度和容量，同时为数据安全保驾护航。延续其领先势头和创新经验，Rambus发布了PCIe 6.0控制器，进一步满足数据中心对数据传输速率和数据安全的诉求。

“自正式创立以来，PCIe标准已经成为行业发展的黄金应用标准。”Rambus战略营销副总裁Matt Jones表示，凭借着高带宽、低功耗和低延迟等优势，PCIe始终是整个数据中心以及计算密集型产业首选的解决方案。从PCIe 1.0到PCIe 6.0，PCIe每一代技术的迭代，其数据传输速率都会翻倍上涨。

从技术的角度看，PCIe 6.0是PCIe问世以来变化最大的一次演进。与前面几代相比，PCIe 6.0数据传输速率增长至64GT/s，实现了跨代翻倍的愿景和目标。而随着数据速率提升，奈奎斯特频率也成倍增长，通道损耗愈加严重，NRZ（Non-Return-to-Zero）调制形式已经难以满足日益增长的市场需求。为了降低信号损耗，PCIe 6.0采用了全新PAM4脉冲调幅编码。与NRZ编码不同，PAM4编码为四电平脉冲幅度调制，最高可承载30GHz频率，是PCIe 6.0实现数据速率翻倍的关键。

PAM4调制信号意味着更低的电压裕度和更高的误码率，如何保证信号完整性成了企业不得不解决的难题。鉴于此，PCIe 6.0采用了前向纠错机制FEC，并将数据包大小调整至固定值（FLIT），以便纠正链路中的信号错误，保障数据完整性。此外，为减少整体系统能耗，PCIe 6.0还采用了L0p模式，通过动态分配信道实现节能。

契合PCIe 6.0标准规范，Rambus PCIe 6.0控制器在功耗、面积和延迟方面进行了全面优化，数据传输速率高达64GT/s。该控制器集成了IDE（完整性和数据加密）引擎，可监控和保护PCIe链路免受物理攻击，实现不同设备与通路之间的安全互连和传输。结合IDE引擎和整体技术设计，PCIe 6.0控制器一定程度上简化了数据中心繁杂的散热管理，尤其适用于环境友好型数据中心的建设。此外，该控制器高度灵活，且向后兼容能力良好，能够很好地管控用户资源，有利于完整生态系统的建设。

PCIe技术虽然已经迈入6.0时代，但实际上PCIe 5.0技术的商业化都还尚未完全成熟。在这种市场现状下，面向PCIe 6.0的技术创新和产品落地已经紧锣密鼓进行中。在Matt Jones看来，不同代际的标准之间并不见得会产生对冲竞争，即便是PCIe 3.0，目前仍有着强烈的市场需求。

对于那些对成本敏感的厂商而言，选择某项技术和标准应用时，必须在一定成本框架下，对性能和数据传输速率做出平衡和折中。然后，芯片设计师根据具体阈值及设计参数选择合适的技术规范和产品。相反，还有一些厂商不断寻求技术创新，积累技术经验，为未来市场竞争提前布局。可以说，未来很长一段时间内，整体市场将会出现多代PCIe标准并行发展的局面。

以PCIe 5.0标准为例，该标准于2019年发布，预计到今年年底才能实现大规模商业化应用。对PCIe 6.0标准来说也是如此，而Rambus相关产品则驱动了早期应用的快速发展。Matt Jones指出，保守估计，至少要到2025年，PCIe 6.0才能够有比较成熟的市场应用。

此外，从NRZ到PAM4，PCIe 6.0编码形式发生了巨大的变化。在NRZ难以为继的情况下，PAM4为未来PCIe技术数据传输速率的提升留下了充足的发展空间。未来，在规范标准不断完善的制定的过程中，Rambus也将快速开发并提供关键IP产品，鼓励更多客户进行技术早期采纳。同时，Rambus也在积极协同产业链企业，与之共同构建更加完善的产业生态，帮助客户开发更加符合市场需求的产品，推动PCIe 6.0技术不断成熟落地。

随着“东数西算”战略的推进，数据中心市场整体发展进一步加速。仅看2021年，中国市场在数据中心领域的总体开销已经超过50亿元，增速保持在40%左右。面向中国市场，Rambus设立了专门的销售市场、技术支持和AE团队。苏雷表示，迎合数据中心市场需求，Rambus将与产业上下游客户密切沟通与合作，推动数据中心更加高效节能。

据Matt Jones介绍，长期以来，Rambus持续专注数据中心架构和基础设施领域。该战略的实施进一步巩固了Rambus在中国市场的核心诉求。未来，Rambus也将更加关注环境友好型数据中心的建设，在保持领先技术的同时，在性能上做到最优，不断降低数据中心整体功耗，有效缩减运营成本。