PCIe接口的发展是如何变化和进步的

Ed Cady，特约编辑

PCIe (Peripheral component interconnect express)已经成为连接高速组件(如图形、内存和存储)的接口标准。

通常，PCIe接口信令和物理层实现依赖于印刷电路板组件（PCBAS）和边缘连接器。有几种标准化和非标准化的布线解决方案可用于支持各种应用和相关拓扑。

较旧的接口标准（例如ISA，EISA，PCI或PCI-X）通常使用前几代内部平板电缆和边缘连接器。

一些早期应用包括内部有线配电选项，通常在IO带状电缆腿内组合。

现在，新一代PCIe CEM边缘连接器已经问世，提供了更高的速度性能。新标准，如CXL 1.0，也使用最新的PCIe CEM连接器。最新的内部电缆，如PCIe 6.0和PCIe 7.0应用程序，预计将在2022年或之前上市。

**PCIe 1.0 fromSamtec.**（大约2004年），其提供2.5GTS NRZ每箱，4倍内部边缘连接器，桨板和带电源跳线和10G总线扩展器链路的挤出带状电缆组件。

最早的PCIe 1.0应用包括主板、插件板、服务器机箱的生产测试台背板填充剂。有线终端变得越来越重要。

**PCIe 2.0来自Meritec.**（大约2007年），其每条通道提供5克，8倍内部电缆连接到Paddleboards，带有PCIe CEM标准边缘连接器 - 通常在松散的平板电缆组件40G链路中制作完整的总线扩展器。当时，新的和更好的双轴电缆支持更长的链接到达。

特征
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PCIe 2.0应用程序包括用于CPCI和ATCA互连和各种形式因子和拓扑的多个嵌入式计算机平面电缆。任何良好的屏蔽设计通常都是支持外部平板和圆形的全总线，双轴电缆应用。

带有带状的一些设计选项，双轴内部电缆PCIe 2.0（Meritec，2007）。

**PCIe 3.0海盗船**（大约2021年），其提供8GTS NRZ每条车道，X16内部300mm底盘延伸，五腿电缆线束。这是工业性能可靠性的理想选择，包括先进的气流型材和128GT的链接。

此PCIe 3.0的内部背板扩展器电缆使用CEM连接器和锁存接口。它屏蔽了不同的安装和锁定选项。

除了嵌入式总线扩展器和测试适配器之外，PCIe 3.0内部布线解决方案还带来了一些附加应用程序的选择。这些设备提供了更好的串扰控制和互连选项。

例如，内部平板屏蔽，双轴电缆意味着通常在服务器和存储盒内设置的高级应用互连解决方案。特定于应用程序的可折叠解决方案也成为一个选项，它将其扩展到PCIe 4.0内部应用程序。

值得注意的是，平箔屏蔽电缆仍然用于许多16GTs、25Gbps和32GTs的NRZ每通道应用。

它没有长时间意识到大部分紧密弯曲的箔，屏蔽，双轴电缆组件未能满足性能要求，特别是在每车道或更高速率的56g PAM4或112G PAM4处。这是因为每个电缆折痕或折叠的链路预算限制（消耗.5db或更多）。

直的内部电缆组件几乎总是更好地执行。

**来自ADT-Link的PCIe 4.0**（2017年大约），其中包括16GTS NRZ每条车道，X16带CEM连接器的内部电缆，用于256g链路。这里使用的更精细的俯仰带电缆需要先进的线路终端设计 - 特别是对于地线端接Si设计和对称结构和工艺。

PCIe 4.0促进了更好，更快的自动化光学检测，用于在线生产测试设备。制造商经常在设计中使用清晰的聚合物材料，例如硅树脂。

**PCIe 5.0 fromAmphenol.**（2019年大约），其中包括32GTS NRZ每条车道和CEM SMT边缘连接器。

PCIe 5.0 X16至Genz 4C 1.1连接器适配器电缆组件已经前进，提供了多个电源传递选项，可与PCIe CEM R5.0 32GT NRZ每车道边缘连接器兼容。

五个RSVD引脚支持Flex总线系统，12和48V电源选项被指定为内部电缆。

GenZ SFF TA 1002的较小的形状因子是56G PAM4或112G PAM4每通道的理想可靠性。

一个更小的SFF TA 1002电缆到一个拨板SMT PCIe CEM电缆连接器(大约2019年)。它包括一个可折叠的弯曲半径直径，使用Optimax的Twinax。

PCIe 6.0.64GTs PAM4的每车道规格已接近完成，计划于2021年发布。目前，有许多新的内部电缆组件和连接器的应用和产品在开发中。这包括PCIe 6.0 CEM x16连接器和几个M.2连接器适配器电缆和线束。

有趣的是，看看SFF TA 1002 X32连接器还是其他类型将成为最新PCIe内部电缆设计标准的下一个PCIe 7.0 CEM。

今天的技术进步要求更小的包装和更严格的内部布线要求。电缆和连接器还必须能够在不损坏或降低性能的情况下处理高温内部。高速也是必须的。

实际上，几个内部高速IO电缆组件现在设计用于双代性能能力，例如53和106g，56和112g，或128和224g。

对于8,16和32通道连接选项的需求也预期增加，特别是对于一端具有SFF Ta 1002的内部可插拔连接器电缆。

新的Twinax Flate，Rew Cable符合高性能预期，原始电缆支持PCIe 6.0 64GT和潜在的PCIe 7.0 128GT，以及外部56 / 112G每车道DAC应用。

Luxshare Tech的Optimax新Twinax电缆已经被证明在折叠和主动弯曲应用中具有准确和稳定的SI性能。Twinax电缆提供的测试数据结果超过了许多企业测试制度。

通过许多测试制度，仿真模型非常接近其实际表演中的物理测量。这是一个特殊的成就，因为该行业已经陷入了故障100G信号建模，刺激可靠性和现实生活性能。

这种原始电缆的性能允许内部盒式电缆组件的更紧密的路线和更小的形状因子，这对于PECL，EDSFF，OCP NIC，Ruler等非常理想。

一些似乎有电缆性能差异的功能，包括：

采用导体和绝缘材料
更对称的设计
严格控制公差
更好的过程控制
内联SI全面测试
主动光学检查和直方图
每个应用程序集的多个测试制度（使用Telcordia，TIA / EIA，ISO和Tier 1用户实验室）

这里，最佳包装用于保护电缆信号，直到其终端点。介电绝缘也提供对称的存储器。（Luxshare-Technologies；2021)

Optimex Twinax系列集包括：

1.弯曲半径下降到2倍电缆OD，具有最小的Si降解
2.在33-24 AWG之间的Twinax，与26,30,40GHz带宽为112G+
3.16,25和32 GB / s NRZ，以及56,62和112GB / s PAM4
4.阻抗选项，包括:85,90,92,95,100和104欧姆
5.几个漏和对计数，以及单个对或层压类型
6。各种温度额定原料电缆类型，如85或105摄氏度

PCIe.7．0128GTS PAM4每车道内部电缆解决方案可能包括内部 - 箱内光学互连选项，例如COBO OBO或不同的CPO类型。

有一个很好的机会，Optamax Twinax的铜内部电缆可以支持PCIe 7.0 128GTs和128G PAM4短距离内盒，包括机架应用程序。但我们还得等着瞧。

几个观察......
使用更高的速度信令和更广泛（16和32号线IO PHY）接口将大大增加电路的要求，具有更大的功率和控制。使用较小的足迹，支持256车道接口的Genz内部互连系统可能为超拨号器数据中心系统提供理想选择，因为PCIe目前仅支持128个车道。

成功，更高批量的内部电缆制造还需要更快的坡道生产线，类似于在很大程度上的消费者高速布线方法。高质量产品也需要质量控制。

目前，CXL Accelerator Link使用最新的PCIe CEM连接器修订版。此CXL链接是内部连接器和布线应用程序。Genz与CXL联盟的协议协议，用于机架间拓扑的外部链路接口。但CXL开发人员也将使用SFF TA 1002连接器和电缆，或其他类型实现PCIe 7.0 128GT每车道性能吗？

找出来会很有趣。