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隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等領(lǐng)域的發(fā)展，服務(wù)器內(nèi)的高速硬件數(shù)據(jù)交互需求變得愈發(fā)緊迫，PCIe依靠高速的傳輸速度將成為服務(wù)器總線的主流解決方案。如今PCIe 6.0 時(shí)代已經(jīng)到來（PCIe 6.0 0.71版草案即將完成：年底正式發(fā)布 帶寬256GB/s），實(shí)際商用主流PCIe4.0 ，其發(fā)展使服務(wù)器硬件間信息交互速度再次躍升，但隨之而來的是不可忽視的信號(hào)衰減問題，今天我們科普下PCIe是什么？

PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，是由英特爾在2001年提出的，旨在替代舊的PCI，PCI-X和AGP總線標(biāo)準(zhǔn)；PCI和PCI-X總線使用單端、并行信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，由于單端信號(hào)容易被外部系統(tǒng)干擾，其總線頻率很難進(jìn)一步提高，所以想到了使用高速串行總線，即差分傳輸形式，差分信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是有目共睹的,主要是在共模抑制上面,因?yàn)椴罘謱?duì)的物理結(jié)構(gòu)是兩條距離比較近的傳輸線,他們有共同的參考面,兩條信號(hào)線傳輸相位相反幅值相等的信號(hào),因此對(duì)于外界輻射的凈電場幾乎抵消,而且信號(hào)計(jì)算的是同一時(shí)間兩條信號(hào)幅值的差值,那么對(duì)于相近的信號(hào)線來講,收到干擾后產(chǎn)生的變化是相等的,因此差值也不會(huì)變化,這就提高了干擾的抑制能力，抗干擾能力強(qiáng)（信號(hào)完整性理論之差分訊號(hào)）代替并行總線，通過提高總線頻率來提高總線帶寬，PCI Express的連接中的每個(gè)lane由兩對(duì)導(dǎo)線組成，一個(gè)來發(fā)送另一個(gè)來接收，數(shù)據(jù)包以每個(gè)時(shí)鐘一個(gè)包的速率通過lane來傳輸，一個(gè) x1 的連接，即最小的PCIe連接，只有一個(gè)lane即四根導(dǎo)線，在每個(gè)方向的傳輸上都可以達(dá)到 1bit每時(shí)鐘，一個(gè) x2 的連接由八根導(dǎo)線每次傳輸 2bit，一個(gè) x4 的每次 4bit，以此類推，其他的配置選擇有 x12，x16和 x32。32位的PCI總線最大頻率可以達(dá)到 33 MHz，對(duì)應(yīng)最大傳輸速度是 133 MB/s。64位的PCI-x總線寬度則是PCI總線的兩倍。不同的PCI-X規(guī)范允許不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，每秒可以傳輸 512MB 到 1GB 之間。一根PCI Express lane則可以在量高方向上傳輸 200MB/s 的數(shù)據(jù)。x16 的PCIe連接可以達(dá)到驚人的 6.4GB/s，而且是每個(gè)方向上。在這種高速支持下，x1 的連接可以輕易支持 GB 級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)連接、聲卡和應(yīng)用。x16的連接則可以輕易支持更強(qiáng)勁的圖形接口。

PCI Express對(duì)于臺(tái)式機(jī)和筆記本都是可用的，使用PCIe會(huì)降低主板的生產(chǎn)成本，因?yàn)樗倪B接要比PCI需要更少的針腳。它也可以支持更多的設(shè)備，包括以太網(wǎng)卡、USC 2.0和顯卡。和很多的串行總線一樣，PCIe采用了全雙工的傳輸設(shè)計(jì)，即允許在同一時(shí)刻，同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如下圖所示，設(shè)備A和設(shè)備B之間通過雙向的Link相連接，每個(gè)Link支持1到32個(gè)通道（Lane）。由于是串行總線，因此所有的數(shù)據(jù)（包括配置信息等）都是以數(shù)據(jù)包為單位進(jìn)行發(fā)送的，32位的PCI總線最大頻率可以達(dá)到 33 MHz，對(duì)應(yīng)最大傳輸速度是 133 MB/s。64位的PCI-x總線寬度則是PCI總線的兩倍。一根PCI Express lane則可以在量高方向上傳輸 200MB/s 的數(shù)據(jù)。x16 的PCIe連接可以達(dá)到驚人的 6.4GB/s，而且是每個(gè)方向上。在這種高速支持下，x1 的連接可以輕易支持 GB 級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)連接、聲卡和應(yīng)用，所以x16的連接則可以輕易支持更強(qiáng)勁的圖形接口。

2021年是PCIe真正的發(fā)展元年，未來3-5年市場規(guī)模有望持續(xù)放大，最近調(diào)研市場反饋也是相關(guān)的產(chǎn)品需求訂單急劇增加，高速SAS硬盤需求暴漲，帶動(dòng)SAS線纜需求，我們認(rèn)為，在PCIe 4.0時(shí)代，服務(wù)器廠商開始推出眾多支持PCIe 4.0的服務(wù)器主板，用來支持對(duì)應(yīng)的設(shè)備，如NVMe硬盤、GPU或網(wǎng)卡等，當(dāng)使用PCIe4.0的服務(wù)器主板的設(shè)備增加時(shí)，將逐步增加相關(guān)Cable的需求。在PCIe 5.0商用時(shí)代，市場規(guī)模將持續(xù)增大，當(dāng)然最終還是由服務(wù)器廠商的配置來決定，即任何一塊支持PCIe 5.0的服務(wù)器主板都需要相關(guān)的Cable需求。我們測算，2021年P(guān)CIe 4.0 開始起量，在2023-2025年P(guān)CIe 5.0大規(guī)模應(yīng)用之后，市場規(guī)模有望更上一層樓，目前相關(guān)Cable的主要參與者都是立訊，LTK，正威等傳統(tǒng)大廠，我們認(rèn)為本土大陸供應(yīng)商有望未來幾年在高速電線部分的占有率不斷提升，并在5.0的時(shí)代進(jìn)一步提高競爭力，拭目以待！