PCIe下一代线缆标准CopprLink发布-编程知识

作为业界广泛采用的高速串行点对点互联标准，PCIe自诞生以来历经多次迭代升级，现已成为CPU、GPU、FPGA、SSD等计算设备间不可或缺的互连桥梁。PCIe 7.0标准更是将数据传输速率提升至令人惊叹的32 GB/s（每通道）。

然而，面对数据爆炸式增长与延迟敏感型应用的需求，PCIe面临多项挑战。尽管PCIe 7.0的带宽较上一代翻倍，但面对未来TB/s级别的数据传输需求，仍有可能捉襟见肘。尽管PCIe协议优化了延迟表现，但在大规模数据中心内部，距离延长与互连层级增加会导致延迟累积。随着数据速率提升，互连功耗问题日益突出，对整体能效与散热设计构成挑战。

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随着PCI Express (PCIe) 线缆应用领域的不断扩大，PCI-SIG持续跟进行业需求，致力于开发高速线缆解决方案。近日，PCI-SIG宣布正式发布CopprLink内部及外部电缆规范。CopprLink电缆规范支持32.0 GT/s和64.0 GT/s的信号传输速度，并采用了由SNIA维护的成熟行业标准连接器外形尺寸。

PCI-SIG主席兼主席Al Yanes表示：“CopprLink电缆规范无缝集成了PCIe布线与PCIe电气基础规范，提供了更长的通道范围和拓扑灵活性。CopprLink电缆旨在与相同的连接器外形尺寸一同进化，为未来的PCIe技术世代扩展规模，并满足新兴应用的需求。电气工作组已经开始针对128.0 GT/s的PCIe 7.0技术进行CopprLink电缆的前瞻研究，彰显了PCI-SIG对CopprLink电缆规范的承诺。”

自2003年起，PCI-SIG启动了Cabling Work Group（线缆工作组），旨在定义外部线缆组件及其连接器的要求，以促进2.5 GT/s下PCIe链路的可扩展性。Cabling Work Group一直与PCI Express Base Specification（PCIe基础规范）并行发展，不断更新规范。2015年，为了标准化内部和外部PCIe线缆连接的平台架构，创建了OCuLink Workgroup，旨在支持2.5、5.0和8.0 GT/s速率。

然而，随着PCIe基础规范的迅速发展，OCuLink Workgroup面临挑战，难以跟上步伐满足新平台需求，最终于2021年关闭。尽管如此，PCI-SIG成员仍可查阅OCuLink规范，市面上也有OCuLink解决方案在售。同年，鉴于PCIe 5.0及更高版本技术的行业需求变化，PCI-SIG认识到开发更符合行业需求的线缆新标准的重要性。

PCI-SIG正从多个方面应对行业线缆需求，遵循“按需选择速度与带宽”的理念，确保行业可根据应用需求选择最合适的PCIe技术解决方案。目前，线缆相关工作在三个不同的工作组中进行：电气工作组（EWG）、线缆工作组（CWG）和光学工作组（OWG）。其中，近期发布的CopprLink线缆内部和外部规范由EWG内的一个子工作组负责制定。

CopprLink线缆（内部和外部）专为PCIe 5.0和6.0技术设计，分别提供32.0 GT/s和64.0 GT/s的信号传输速度，采用SNIA维护的行业标准形式因子连接器，便于快速采纳、缩短上市时间并降低成本。CopprLink线缆将沿用同一形式因子面向未来带宽升级，推动PCIe线缆技术进入新纪元，尤其适用于数据中心服务器、存储、网络、加速器等领域中对延迟敏感的下一代应用。

CopprLink内部电缆规范特点：

支持PCIe 5.0和6.0技术，信号传输速率为32.0 GT/s和64.0 GT/s。
包含SNIA SFF-TA-1016连接器外形尺寸。
在单一系统内的最大可达距离为1米。
实现方案实例包括主板至扩展卡、主板至背板、芯片间以及在封闭式服务器平台节点中的扩展卡至背板连接。
目标应用集中在存储和数据中心计算节点上。

CopprLink外部电缆规范特点：

同样支持PCIe 5.0和6.0技术，信号传输速率为32.0 GT/s和64.0 GT/s。
包含SNIA SFF-TA-1032连接器外形尺寸。
在机架间连接的最大可达距离为2米。
实现方案实例包括CPU至存储、CPU至内存、CPU至加速器，以及在分散式服务器平台节点中的加速器网络。
目标应用特别关注存储和数据中心AI/ML应用场景。

CopprLink线缆设计之初就考虑了对未来PCIe技术的支持。随着PCIe线缆技术向CopprLink内部和外部线缆的演进，确保了PCIe技术紧跟市场需求前沿。电气工作组已着手为PCIe 7.0架构（128.0 GT/s）的CopprLink线缆进行路径探索，体现了PCI-SIG对CopprLink规范的承诺。

CopprLink内部和外部线缆与PCI-SIG光学工作组正在开发的光学PCIe互连不是直接相关。两者预计将是互补关系。光学PCIe尚处于探索阶段，旨在支持多种光学技术，且PCI-SIG也在考虑开发特定的光学形式因子，包括可插拔光收发器、板载光学、共封装光学和光学I/O。

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除了CopprLink线缆，PCI-SIG的线缆工作组还在基于已广泛使用的SNIA SFF-8614连接器（通常用于存储应用，被称为“MiniSAS-HD”）开发新的外部线缆规范。这一努力独立于CopprLink线缆和光学工作组的倡议，旨在为存储应用提供替代Serial Attached SCSI (SAS)或Serial Advanced Technology Attachment (SATA)协议的解决方案。完成的5.0外部线缆规范将支持PCIe三个连续代的速度（8.0、16.0、32.0 GT/s），使PCIe技术成为企业市场中远程存储替代方案中的最快选择。

PCI-SIG的多项线缆计划相辅相成，针对不同应用场景提供特定优势。通过综合考虑各种PCIe线缆努力，可以看出PCI-SIG旨在通过多样化的技术方案满足广泛的行业需求，推动PCIe技术在不同领域的广泛应用和持续发展。

参考文献：https://pcisig.com/blog/

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