（原标题：破局带宽瓶颈，光纤PCIe引颈数据中心互联新时期）
AI和机器学习工夫的迅猛发展，尤其是大说话模子（LLM）的兴起，对盘算资源和数据传输速率残暴了更高的条目，从而激励了对更高带释怀决决议的热切需求。畴前数年，PCIe当作数据中心办事器间互联的主力军，承担着高速数据传输的重担。而今，PCIe Gen 7.0圭臬行将发布，其在数据中心中的地位也将进一步取得安稳。
图 1：PCIe 链路上的数据通讯全栈。
PCIe链路通过铜缆或背板将办事器内的各式资源贯串起来，结束高速数据交换。
然而，面对握住增长的带宽需求，传统的PCIe架构也濒临着新的挑战，举例资源限制、延伸和能耗等。而光纤链路因具备高带宽、低延伸和长传输距离等上风，有望成为下一代PCIe的鼎新标的。
数据中心的“四座大山”
面对爆炸式增长的AI使命负载，数据中心正濒临四大严峻挑战。
1
资源限制：数据中心中的盘算密集型任务，如大说话模子（LLM），对内存带宽和欺诈率残暴了更高条目。现时，大部分数据中心仍依赖土产货内存，这不仅限制了数据处理的速率，还导致内存资源的欺诈效果低下。尽管处理器工夫在握住卓越，加多了更多更快的内核，但内存带宽的瓶颈一经存在。若何灵验普及内存带宽和欺诈率，成为普及数据处理才调的关节挑战。
2
延伸：延伸问题是好多AI/ML应用的性能普及瓶颈。现时，通过铜缆和背板进行的数据传输需要礼聘复杂的调制决议和先进的平衡工夫（如前向纠错 FEC）来保证数据的圆善性。这些工夫天然约略普及传输的可靠性，但同期也加多了系统延伸。这种延伸对需要及时数据处理的应用尤为关节，限制了合座系统的反馈速率和处理才调。
3
能耗：数据中心的电力耗尽是另一个亟需惩处的问题。现存工夫的高耗电芯片导致了数据中心无数的电力用于点对点的数据传输。据预计，这部分耗尽占到了数据中心总电量的25%。跟着AI/ML应用对数据传输需求的激增，这一比例可能进一步上涨，加多了数据中心的运营本钱和环境职守。降粗劣耗、提高能效成为普及数据中心可执续性的关键任务。
4
可扩展性：数据中心的扩展才调平直关连到其对新兴应用和工夫的恰当性。跟着数据传输和处理需求的提高，网罗架构也要约略凭证骨子需求进行为态救助资源，以应酬握住变化的AI使命负载。
光纤PCIe来突围！
传统的铜缆PCIe 接口主要用于DAC 和 PCB 互连，跟着数据速率的普及和电气损耗的加重，这种决议的上风在缩小。与之比拟，光纤链路的带宽密度更高，因此愈加恰当新的需求。光纤工夫也扶助让不同的处理单元去造访不同办事器单元或机架中的其他内存单元，从而约略糟塌内存限制，这成心于通过 CXL 交换机和其他访佛应用进行资源蚁集或分享。
光纤链路在较长距离畛域内保执能效和本钱效益方面也阐明优异。与电气链路比拟，它们的损耗要小得多，这意味着它们在相通的距离内使用更少的重定时器和信号救助安装。此外，使用低本钱、高良率的光纤元件不错进一步裁汰单元距离的本钱。另一方面，铜缆互连在数据中心占据了很大的空间，不恰当密集型数据中心。比拟之下，光纤更活泼，占用的空间更小，使其成为提高数据中心密度的更好弃取。
临了，线性平直驱动光纤链路也有助于减少延伸和裁汰功耗。可为光纤传输 PCIe 部署不同的光纤架构，从而改善延伸。
图 2 败露了一个光纤传输PCIe用例场景，用于凭证OCP（绽开盘算样式）条目扩张的数据中神思架内和机架间竖立。此类应用包括NVMe和CXL扶助的糟塌数据中心的盘算、存储、加快器和内存贯串场景。
图 2：OCP 通用机架内和机架间 PCIe 贯串
结束光纤PCIe，结巴易
PCIe接口的最先构想并未谈判光纤的兼容性。PCIe互连的应用（如 CPU 到 CPU、GPU 到 GPU以及GPU到存储器）频繁使用现时的PCIe PHY和规章器，通过铜缆通谈，从根斡旋体到端点加以结束。因此，从使用电气通谈的PCIe过渡到光纤传输PCIe的经过复杂且充满挑战。
最先，要结束PCIe电气合规需要明确表率以确保互操作性，还需保执与光纤链路的兼容性。其次，光纤传输PCIe条约的扶助可能需要对现存条约进行改革，包括Rx检测、电气IDLE景象经管、光纤器件的SSC时钟性能以及边带信号处理等方面。为应酬这些挑战，PCI-SIG光纤使命组于2023年8月成立，新想科技也积极参与其中，推动“光纤友好型”PCIe圭臬的制定。
若何结束光纤传输 PCIe？
重定时拓扑是一种关节措施，最多可在端到端链路中使用两个重定时器。在此拓扑结构中需要谈判的一些关键方面包括策略布局，以及部署的重定时器的精准数目。
相悖，非重定时（即线性）拓扑引入了一组更复杂的挑战。这主如果因为线性链路马虎了旅途的连气儿性，使得更难以死守现存的 PCIe 圭臬和合规性章程。在此拓扑中，灵验救助通谈损耗至关关键。此外，还需要对条约层进行紧要改变，而且可能还需要对 PHY 层进行紧要改变。对通盘类型的光纤引擎进行全面的可行性斟酌，亦然该拓扑结构的一个关节方面。
图3：结束光纤传输PCIe的各式拓扑
除了链路拓扑外，还应试虑其他关节元素，如外形圭臬化和 FEC 决议，以便通过光纤得胜建立 PCIe 链路。现在正在评估 CDFP、OSFP、QSFP、QSFPDD 等局势，仔细谈判每个局势的优过失。FEC 盘选取也发生了雷同的情况，正在谈判礼聘级联 FEC 架构部分满足光纤 PMD 条目或扩展其畛域，同期为通盘系统提供低延伸。
各人首款光纤传输 PCIe 7.0
光纤传输PCIe是结束机架单元互联并使其当作集群运转的关节。PCIe当作规章器，贯串数字逻辑和特定软件。主要挑战在于确保向光纤PCIe的过渡不打扰软件堆栈的规章经过，以及物理层的经管和电气-光纤接口的互操作性。
在这方面，新想科技与OpenLight 合营，提供可与光纤 IP 配合使用的电气 IP 惩处决议。一朝建立通用圭臬，任何光晶粒供应商齐将约略集成 PCIe。
新想科技和OpenLight在OFC 2024时期展示了各人首款礼聘线性驱动措施的光纤传输 PCIe 7.0 数据速率演示版块，此外，还展示了光纤传输 PCIe 6.x 演示版块。该演示版块展示了端到端链路 BER 性能比 FEC 阈值卓越几个数目级，标明礼聘光纤传输 PCIe 7.0 的可行性优于礼聘 128Gbps PAM4 传输。这么的性能是通过使用糟塌电气和光纤组件构建光纤传输 PCIe 链路达到的。正如 OFC24 时期展示的那样，驱动具有超卓 PPA 和延伸的电气 PCIe 链路的 新想科技 SerDes 一经不受这种不睬想致使最差情况用例场景的限制，展示了新想科技SerDes的活泼性和相识性。
转头
在AI/ML过火带来的带宽需求时期，光纤传输PCIe代表了信号传输的将来趋势。其征战和礼聘依赖于扶助性生态系统的竖立，新想科技正在积极鼓舞，欺诈其圆善的PCIe IP惩处决议，通过PCIe 7.0和PCIe 6.x互操作性演示和得胜的现场收成，减少集成风险并结束初度流片得胜。
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