新思科技最近舉辦了一場(chǎng)關(guān)于該主題的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，該公司首席產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理 Gustavo Pimentel 主持了網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)自己想知道：為什么要關(guān)注 PCIe 5.0，在發(fā)布八年后？隨著業(yè)界對(duì)邊緣人工智能、云計(jì)算和高性能應(yīng)用的熱議，感覺(jué)就像在談?wù)摗芭f新聞”。事實(shí)證明，這種好奇心反映了網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)問(wèn)答環(huán)節(jié)中觀眾的一些問(wèn)題。另一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是完全跳過(guò) PCIe 5.0 并直接跳轉(zhuǎn)到 PCIe 6.0 是否有意義。

古斯塔沃給出了明確的答案。他解釋了為什么對(duì)于當(dāng)今的大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，從 PCIe 4.0 遷移到 PCIe 5.0 是實(shí)用的途徑。PCIe 6.0 僅在客戶的應(yīng)用程序絕對(duì)需要時(shí)才有保修。討論深入探討了設(shè)計(jì)技術(shù)和架構(gòu)集成策略，展示了 PCIe 5.0 如何仍然是一種高度靈活的解決方案，用于平衡跨行業(yè)的功耗、性能、面積和延遲權(quán)衡。

邊緣人工智能：推動(dòng)下一個(gè)創(chuàng)新周期

邊緣 AI 不再是一個(gè)未來(lái)主義的概念，它正在推動(dòng)跨設(shè)備和數(shù)據(jù)中心的真正變革。通過(guò)在更靠近源的地方處理數(shù)據(jù)，它可以提高隱私性、增強(qiáng)安全性并提供更快、更個(gè)性化的用戶體驗(yàn)，同時(shí)減少對(duì)云的依賴。人工智能工作負(fù)載本身正在以前所未有的速度增長(zhǎng)。據(jù)估計(jì)，到 2027 年至 2028 年，約 50% 的數(shù)據(jù)中心容量將由人工智能驅(qū)動(dòng)，高于目前的 20%。人工智能模型的大小大約每四到六個(gè)月翻一番，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)摩爾定律，而且處理需求繼續(xù)急劇上升。

為了有效處理這種爆炸式的數(shù)據(jù)，設(shè)備和系統(tǒng)需要能夠跟上步伐的互連。PCIe 5.0 具有高帶寬和低延遲，非常適合使邊緣 SoC 能夠高效處理 AI 工作負(fù)載，同時(shí)保持嚴(yán)格的功耗和面積限制。它的作用在延遲、功耗和空間都受到高度限制的應(yīng)用中尤為重要，例如自動(dòng)駕駛汽車、移動(dòng)設(shè)備和嵌入式人工智能系統(tǒng)。

為什么 PCIe 5.0 仍然具有相關(guān)性

PCIe 5.0 的每通道 32 GT/s 是 PCIe 4.0 的兩倍帶寬，同時(shí)保持與前幾代產(chǎn)品的向后兼容性。其成熟度和互作性使其成為設(shè)計(jì)人員在復(fù)雜、高性能系統(tǒng)中導(dǎo)航的可靠選擇。PCIe 5.0 服務(wù)于各種應(yīng)用，從高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心到移動(dòng)多媒體、消費(fèi)設(shè)備和汽車邊緣人工智能。

對(duì)于汽車系統(tǒng)，對(duì)延遲敏感的工作負(fù)載需要 PCIe 5.0 的高吞吐量，而消費(fèi)電子產(chǎn)品通常優(yōu)先考慮最小化占用空間和功耗。在數(shù)據(jù)中心和 HPC 環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員專注于最大化帶寬和效率。PCIe 5.0 提供了在每種情況下實(shí)現(xiàn)最佳權(quán)衡的靈活性，使其成為實(shí)用的、面向未來(lái)的解決方案。

設(shè)計(jì)和低功耗技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的關(guān)鍵主題之一是低功耗設(shè)計(jì)，這對(duì)于邊緣設(shè)備和節(jié)能 HPC 系統(tǒng)都至關(guān)重要。PCIe 5.0 包括 P1.2 和 P1.2PG 等電源狀態(tài)，后者在保持響應(yīng)能力的同時(shí)降低能耗，P1.2PG 使用動(dòng)態(tài)電源門控進(jìn)一步最大限度地減少消耗，盡管向主動(dòng)作的過(guò)渡時(shí)間稍長(zhǎng)。

通道長(zhǎng)度也會(huì)影響性能。更短的芯片到芯片和卡到卡通道可減少延遲并提高信號(hào)完整性，使設(shè)備能夠充分利用 PCIe 5.0 的高速功能。PCIe 4.0 的遷移策略說(shuō)明了 PCIe 5.0 提供的靈活性：設(shè)計(jì)人員可以選擇增加帶寬，同時(shí)保持面積和功率幾乎恒定，或者在不犧牲吞吐量的情況下減少車道和海濱尺寸以節(jié)省面積和能源。這些設(shè)計(jì)選項(xiàng)使 PCIe 5.0 能夠滿足現(xiàn)代 AI 和計(jì)算工作負(fù)載的高度可變要求。

邊緣 SoC 的集成注意事項(xiàng)

將 PCIe 5.0 整合到邊緣 SoC 中需要圍繞成本、上市時(shí)間、可靠性和準(zhǔn)備情況進(jìn)行仔細(xì)規(guī)劃。該網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)重點(diǎn)介紹了集成策略以及精心的設(shè)計(jì)技術(shù)如何使 PCIe 5.0 能夠有效地支持要求苛刻的工作負(fù)載。通過(guò)優(yōu)化通道配置、通道長(zhǎng)度和電源管理，設(shè)計(jì)人員可以創(chuàng)建平衡高帶寬、低延遲和能效的系統(tǒng)，并針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行定制。

采用和實(shí)際使用

PCIe 5.0 的采用穩(wěn)步推進(jìn)。尤其是汽車市場(chǎng)，在延遲關(guān)鍵型人工智能工作負(fù)載和嚴(yán)格可靠性要求的推動(dòng)下，其增長(zhǎng)速度比其他市場(chǎng)更快。到 2022 年底，PCIe 5.0 已廣泛部署在汽車應(yīng)用中。在高性能計(jì)算中，標(biāo)準(zhǔn) PCIe 5.0 繼續(xù)提供最大吞吐量，而低功耗、短距離變體在邊緣和嵌入式設(shè)備中越來(lái)越普遍。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證的 IP 解決方案（例如新思科技的 IP 解決方案）展示了廣泛的互作性和一次性芯片成功，證明 PCIe 5.0 既成熟又為下一代 AI 應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。

受眾問(wèn)題：關(guān)鍵見(jiàn)解

問(wèn)答環(huán)節(jié)解決了幾個(gè)問(wèn)題，闡明了 PCIe 5.0 的持續(xù)相關(guān)性。當(dāng)被問(wèn)及為什么不直接跳到 PCIe 6.0 時(shí)，答案很明確：PCIe 6.0 需要對(duì) PHY 和控制器進(jìn)行重大更改，這會(huì)顯著增加面積和功耗。PCIe 5.0 的采用已經(jīng)足以滿足絕大多數(shù)用例的需求。權(quán)衡決策（是在保持面積不變的同時(shí)增加帶寬，還是在保持帶寬的同時(shí)減少面積）完全取決于應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn) PCIe 5.0 支持 HPC 工作負(fù)載，而低功耗、短距離變體越來(lái)越多地部署在邊緣和嵌入式系統(tǒng)中。

總結(jié)

PCIe 5.0 可能已經(jīng)發(fā)布好幾年了，但它仍然是邊緣 AI 和高性能應(yīng)用的關(guān)鍵推動(dòng)者。它結(jié)合了成熟度、互作性、高帶寬和靈活的設(shè)計(jì)權(quán)衡，使其成為從汽車到消費(fèi)電子產(chǎn)品和數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)的實(shí)用選擇。PCIe 5.0 遠(yuǎn)非“舊技術(shù)”，它使設(shè)計(jì)人員能夠在重要的地方提供高性能，同時(shí)有效地平衡功耗和面積。對(duì)于邊緣人工智能、高性能計(jì)算和嵌入式應(yīng)用，PCIe 5.0 仍然是一種多功能且可靠的解決方案，有助于推動(dòng)下一個(gè)創(chuàng)新周期。