PCIe 5.0 vs PCIe 6.0 selgitus: peamised väljakutsed tehisintellekti andmekeskuste trükkplaatide tootmisel
Sisukord
- Sissejuhatus: PCIe evolutsioon ja tehisintellekti andmekeskuse nõudmised
- Mis on PCIe 5.0
- Mis on PCIe 6.0
- Miks vajavad tehisintellekti andmekeskused PCIe 5.0 ja 6.0?
- Signaali terviklikkuse väljakutsed: PCIe 5.0 vs 6.0
- Kiire PCB materjali ja protsessi valik
- Kuidas rakendada PCIe 6.0 PAM4 signaalimist trükkplaatides
- Testimis- ja valideerimismeetodid
- Tehase juhtumiuuring ja võimekuse demonstratsioon
- Kokkuvõte ja soovitused
- Korduma kippuvad küsimused (KKK)
PCIe evolutsioon ja tehisintellekti andmekeskuse nõudmised
PCI Express (PCIe) on serverite ja GPU-klastrite üks olulisemaid kiirete ühendusstandardite valdkondi.
Mis on PCIe 5.0
2019. aastal turule toodud PCIe 5.0 tõstis andmeedastuskiiruse 32 GT/s-ni, pakkudes umbes 4 GB/s raja kohta ja kuni 64 GB/s täis-x16 pesa kohta. See kasutab endiselt NRZ (Non-Return-to-Zero) signaalimist, säilitades tagasiühilduvuse.
Mis on PCIe 6.0
2022. aastal välja antud PCIe 6.0 kahekordistab kiiruse 64 GT/s-ni, pakkudes x16 radadel tohutut 128 GB/s. Peamine uuendus on üleminek PAM4-le (4-tasemeline impulss-amplituudmodulatsioon) ja FEC (edasisuunalise veakorrektsiooni) integreerimine bitivigade leevendamiseks. See üleminek suurendab oluliselt trükkplaadi disaini keerukust, eriti signaali terviklikkuse osas.
Miks vajavad tehisintellekti andmekeskused PCIe 5.0 ja 6.0?
Tehisintellekti treenimine ja järelduste tegemine nõuavad ülikiireid ühendusi graafikaprotsessorite ja protsessorite vahel. PCIe 5.0 ja PCIe 6.0 pakuvad ribalaiust, millest tehisintellekti andmekeskused sõltuvad. GPU tiheduse suurenedes mitmekordistuvad trükkplaatide signaali terviklikkuse probleemid, mistõttu on täiustatud tootmine hädavajalik.
Signaali terviklikkuse väljakutsed: PCIe 5.0 vs 6.0
Sisestamise kaotus
PCIe 5.0 puhul on sisestamise kaotuse tolerants umbes 28–30 dB, kuid PCIe 6.0 nõuab palju rangemaid piiranguid, sageli alla 20 dB. Trükkplaatide materjalide dielektriline kaotus (Df) ja jälje pikkus mõjutavad otseselt signaalide stabiilsust.
Läbikoste ja impedantsi kontroll
PAM4 signaalimise korral väheneb amplituud poole võrra, mis muudab läbikoste ja peegeldused problemaatilisemaks. Trükkplaatide tootmine peab hoidma diferentsiaaltakistuse 85 ± 5 Ω piires, mis nõuab rangemaid vahekaugusreegleid ja varjestusstrateegiaid.
Diferentsiaalmarsruutimise ja paigutuse väljakutsed
PCIe 6.0 kaablite pikkusi tuleb minimeerida. Üle 10-tollise pikkusega kaablite puhul on signaali terviklikkuse säilitamiseks vaja üliväikese kaduga materjale või retimerite lisamist.
Kiire PCB materjali ja protsessi valik
FR4 vs kõrgsageduslikud/kiired materjalid
Tavapärane FR4 ei suuda PCIe 6.0-ga hakkama saada. Täiustatud materjalid nagu Megtron 6, Tachyon 100G ja Isola I-Tera MT40 pakuvad madalamat Dk/Df väärtust, mistõttu sobivad need PAM4 signaalimiseks.
Kiire PCB plaadistuse paksus ja vaskfooliumi valik
Liigne vase paksus suurendab sisestamise kadu. Kiirelt töödeldavate trükkplaatide plaadistuse paksus on tavaliselt 28 g või vähem ning pinna kareduse vähendamiseks ja signaali jõudluse parandamiseks kasutatakse siledat vaskfooliumi.
Kuidas rakendada PCIe 6.0 PAM4 signaalimist trükkplaatides
PAM4 rakendamine nõuab materjalide, marsruutimise ja pistikute põhjalikku optimeerimist. Silmadiagrammi simulatsioonid valideerivad jõudlust, samas kui hoolikas haldamine minimeerib katkestusi.
Testimis- ja valideerimismeetodid
- Vastavustestimine tagab PCIe 6.0 kanali vastavuse
- Silmadiagrammi analüüs kontrollib silmaavade signaalimist
- TX/RX kalibreerimine FEC-iga vähendab bitivea määra
- CEM-testimine kinnitab süsteemitasandi koostalitlusvõimet
Tehase juhtumiuuring ja võimekuse demonstratsioon
Meie asjatundlikkus tehisintellektiga andmekeskuste trükkplaatide tootmises hõlmab järgmist:
- Masstootmine üliväikese kaduga laminaatidega
- Kiire marsruutimine ja impedantsi juhtimise võimalused
- Juhtumiuuringud, mis näitavad GPU-ühenduste BER-i 40% vähenemist ja latentsuse 12% paranemist
Soovitused
PCIe 5.0 ja PCIe 6.0 annavad tehisintellekti andmekeskuste trükkplaatide tootmisele uue tähenduse. Projekteerimisinsenerid peaksid seadma esikohale kiired materjalid, optimeeritud marsruudi planeerimise ja vastupidavad simulatsioonid. Hankejuhid peavad tegema koostööd trükkplaatide tootjatega, kellel on kogemusi kõrgsageduslike ja kiirete disainidega.
Korduma kippuvad küsimused (KKK)
K1: Millised on PCIe 5.0 ja PCIe 6.0 peamised erinevused?
A1: PAM4 ja FEC kasutuselevõtuga suureneb kiirus 32 GT/s-lt 64 GT/s-le.
K2: Miks on tehisintellekti andmekeskustel trükkplaatide tootmisele kõrgemad nõuded?
A2: GPU klastri ulatus on suur, ühenduskanalid on pikad ja signaali terviklikkusega seotud probleemid on märkimisväärsed.
K3: Millised on kiirete trükkplaatide materjalide levinumad valikud?
A3: Megtron 6, Tachyon 100G, I-Tera MT40.
K4: Kuidas vähendada signaali kadu PCIe 6.0-s?
A4: Valige väikese kadudega materjalid, kontrollige jälje pikkust, kasutage taimereid.
K5: Kas kiirelt töödeldava PCB plaadi paksus mõjutab signaale?
A5: Jah, liigne vase paksus suurendab kadusid. Kasutage sobiva paksusega siledat vaske.
K6: Kuidas valideerida PCIe kanali jõudlust tehisintellektiga andmekeskuse emaplaatidel?
A6: Vastavustestide, silmadiagrammi analüüsi ja FEC kalibreerimise abil.
