PCIe 5.0, ¿por qué Intel, AMD y NVIDIA necesitan de sus ventajas?

PCIe 5.0, ¿por qué Intel, AMD y NVIDIA necesitan de sus ventajas?

Javier López

Aunque PCIe 4.0 acaba de aterrizar con nosotros y ni siquiera NVIDIA está al día con sus gráficas de gaming, da la casualidad de que las tres principales marcas del mercado en escritorio y servidores, así como HPC están esperando su siguiente versión PCIe 5.0 como agua de mayo. ¿Por qué tanta celeridad en querer implementarlo? ¿qué motivos empujan a las tres a querer incluir sus características?

Hay que tener en cuenta en primer lugar y para comprender los requerimientos de unos y otros que PCIe 5.0 es un salto muy importante frente a sus predecesores y que las tres grandes tienen sus ojos puestos más allá del gaming.

Soluciones de red en gama alta con Ethernet de 400 Gb o InfinityBand dual de 200 Gb/s, aceleradores y GPU, pero sobre todo poder disponer de un uso continuo de los subestados L1 para un menor consumo de energía son algunos de estas mejoras que se esperan, pero para ello debemos comprender las mejoras que traerá este nuevo bus.

PCIe 5.0: novedades y características

PCIe-5-5

Si miramos la hoja de ruta primigenia para dicho estándar veremos que, como poco, se introducirá dos años tarde, donde PCIe 5.0 arrastra el atraso de su versión predecesora 4.0. En principio llegará en algún punto de 2021, donde PCISIG dispuso a finales de 2019 la primera revisión a modo de borrador donde se establecían las bases de dicho estándar.

PCIe-5.0-1

Las principales novedades de esta versión y por lo que es tan esperada son:

  • Conector SMT mejorado.
  • Mismo pinout que sus versiones anteriores.
  • Duplicación de la señal hasta 32 GT/s.
  • Solo se necesita habilitar la reducción de velocidad para cumplir las especificaciones.
  • EIEOS.
  • Mejoras en los bits de velocidad de los datos.
  • Codificación permanente 128/130.
  • Loss bugets entre 35 y 36 dB.
  • Ecualización 8 GT -> 16 GT -> 32 GT/s.
  • Scaled Flow Control.

PCIe-5-2

Además de esto, no podemos olvidar la retro compatibilidad con todas las versiones anteriores de PCIe, pero si lo enfocamos de cara a redes y FPGAs, las mejoras no terminan ahí:

  • BER 10e-12.
  • TX Presets P0-P10.
  • Mismo enfoque para TX y RX en Gen 4.
  • Mismos parámetros de voltaje TX y fluctuaciones que Gen4.

La topología de cada canal, clave en la adopción y velocidad

PCIe-5-4

Lo primero que debemos de entender es que todas las compañías lo que necesitan actualmente y de cara al futuro más cercano es velocidad. Es el principal reclamo de PCIe 5.0, pero para ello todas van a tener que adaptarse a ciertos criterios en la topología que determinará más exigencia en cada canal.

Así, PCIe 5.0 especifica un canal más corto con una terminación de 50 ohmios para las mediciones de jitter, donde además el límite inferior del ancho de banda PLL se establece en solo 0,5 MHz para 16 GT/s.

Esto es vital para los sistemas de AI y ML, los cuales procesan gran cantidad de datos y como sabemos, el mercado está expandiéndose de forma abrupta en estos últimos años y nada hace pensar que no siga así. Con tasas diarias de datos que rondan los 4 TB, es entendible que se necesite un ancho de banda mayor.

PCIe-5-3

Si a esto le sumamos el uso de CXL o CCIX como nuevos métodos de interconexión entre dispositivos de coherencia, podemos hacernos una idea de donde está el mercado actualmente y cuál será el futuro de la industria. En cuanto a escritorio, las tres grandes actualmente van sobradas en cuanto a velocidad con PCIe 4.0.

Ni siquiera se espera que Ampere G100 pueda llenar el ancho de banda completamente, así que las gráficas gaming es más que probable que sigan en Gen4 bastantes años, al menos hasta que PCIe 5.0 sea más asequible impulsado por la demanda de la industria.