PCIe 5.0 және PCIe 6.0 түсіндірмесі: жасанды интеллект деректер орталығының платаларын өндірудегі негізгі қиындықтар
Мазмұны
- Кіріспе: PCIe Evolution және AI деректер орталығының талаптары
- PCIe 5.0 дегеніміз не
- PCIe 6.0 дегеніміз не
- Неліктен жасанды интеллект деректер орталықтарына PCIe 5.0 және 6.0 қажет
- Сигнал тұтастығына қатысты қиындықтар: PCIe 5.0 және 6.0
- Жоғары жылдамдықты PCB материалы және процесін таңдау
- PCIe 6.0 PAM4 сигнализациясын PCB-де қалай енгізу керек
- Тестілеу және валидация әдістері
- Зауыттағы жағдайды зерттеу және мүмкіндіктерді көрсету
- Қорытынды және ұсыныстар
- Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)
PCIe Evolution және AI деректер орталығының талаптары
PCI Express (PCIe) - серверлер мен GPU кластерлеріндегі ең маңызды жоғары жылдамдықты өзара байланыс стандарттарының бірі.
PCIe 5.0 дегеніміз не
2019 жылы енгізілген PCIe 5.0 деректер беру жылдамдығын 32 GT/s дейін арттырды, бұл әр жолақ үшін шамамен 4 ГБ/с және толық x16 ұяшығы үшін 64 ГБ/с дейін қамтамасыз етті. Ол әлі де кері үйлесімділікті сақтай отырып, NRZ (Non-Return-to-Zero) сигнал беруді пайдаланады.
PCIe 6.0 дегеніміз не
2022 жылы шығарылған PCIe 6.0 жылдамдығын 64 GT/s дейін екі есеге арттырады, бұл x16 жолақтары үшін 128 ГБ/с көлемді қамтамасыз етеді. Негізгі инновация - PAM4-ке (4 деңгейлі импульстік-амплитудалық модуляция) ауысу және бит қателерін азайту үшін FEC (алға қарай қателерді түзету) интеграциясы. Бұл ауысу, әсіресе сигнал тұтастығы үшін, PCB дизайнын жасаудың күрделілігін айтарлықтай арттырады.
Неліктен жасанды интеллект деректер орталықтарына PCIe 5.0 және 6.0 қажет
Жасанды интеллект бойынша оқыту және қорытынды жасау үшін GPU мен CPU арасында өте жылдам өзара байланыс қажет. PCIe 5.0 және PCIe 6.0 жасанды интеллект деректер орталықтары сүйенетін өткізу қабілеттілігін қамтамасыз етеді. GPU тығыздығы артқан сайын, PCB сигналының тұтастығына қатысты қиындықтар көбейеді, бұл озық өндірісті маңызды етеді.
Сигнал тұтастығына қатысты қиындықтар: PCIe 5.0 және 6.0
Енгізу шығыны
PCIe 5.0 үшін кірістіру шығынына төзімділік шамамен 28-30 дБ құрайды, бірақ PCIe 6.0 әлдеқайда қатаң шектеулерді талап етеді, көбінесе 20 дБ-ден төмен. PCB материалдарының диэлектрлік шығыны (Df) және із ұзындығы сигналдардың тұрақты болып қалуына тікелей әсер етеді.
Айқас сөйлеу және кедергіні басқару
PAM4 сигнал беру кезінде амплитуда екі есе азаяды, бұл айқас әңгімелер мен шағылысуларды қиындатады. ПХД өндірісі дифференциалды кедергіні 85 ± 5 Ω шегінде сақтауы керек, бұл аралық ережелерін және экрандау стратегияларын қатаңдатуды талап етеді.
Дифференциалды маршруттау және орналасу қиындықтары
PCIe 6.0 жүйесіндегі із ұзындығын азайту қажет. 10 дюймнен ұзын кез келген із сигнал тұтастығын сақтау үшін өте төмен шығынды материалдарды немесе ретимерлерді қосуды қажет етеді.
Жоғары жылдамдықты PCB материалы және процесін таңдау
FR4 және жоғары жиілікті/жоғары жылдамдықты материалдар
Дәстүрлі FR4 PCIe 6.0-мен қиындықтарға тап болады. Megtron 6, Tachyon 100G және Isola I-Tera MT40 сияқты озық материалдар төмен Dk/Df ұсынады, бұл оларды PAM4 сигнализациясына жарамды етеді.
Жоғары жылдамдықты PCB қаптамасының қалыңдығы және мыс фольгасын таңдау
Мыстың шамадан тыс қалыңдығы кірістіру шығынын арттырады. Жоғары жылдамдықты PCB қаптамасының қалыңдығы әдетте 1 унция немесе одан жұқа болады, бетінің кедір-бұдырлығын азайту және сигнал өнімділігін жақсарту үшін тегіс мыс фольга қолданылады.
PCIe 6.0 PAM4 сигнализациясын PCB-де қалай енгізу керек
PAM4-ті енгізу материалдар, маршруттау және қосқыштар бойынша кешенді оңтайландыруды қажет етеді. Eye-Diagram модельдеулері өнімділікті тексереді, ал басқару арқылы мұқият болу үзілістерді азайтады.
Тестілеу және валидация әдістері
- Сәйкестік сынағы PCIe 6.0 арнасының сәйкестігін қамтамасыз етеді
- Eye-Diaggram талдауы сигнал көз саңылауларын тексереді
- FEC көмегімен TX/RX калибрлеуі бит қателіктерінің деңгейін төмендетеді
- CEM тестілеуі жүйе деңгейіндегі өзара әрекеттесуді растайды
Зауыттағы жағдайды зерттеу және мүмкіндіктерді көрсету
Біздің жасанды интеллект деректер орталығының ПХД өндірісіндегі тәжірибемізге мыналар кіреді:
- Өте төмен шығынды ламинаттармен жаппай өндіріс
- Жоғары жылдамдықты маршруттау және импедансты басқару мүмкіндіктері
- GPU өзара байланыстарында BER-дің 40%-ға және кідірістің 12%-ға жақсарғанын көрсететін кейс-стадилер
Ұсыныстар
PCIe 5.0 және PCIe 6.0 жасанды интеллект деректер орталықтары үшін баспа платасын өндіруді қайта анықтауда. Дизайн инженерлері жоғары жылдамдықты материалдарды, оңтайландырылған маршруттауды және сенімді модельдеуді басымдыққа алуы керек. Сатып алу жетекшілері жоғары жиілікті, жоғары жылдамдықты дизайндарда тәжірибесі бар баспа платасын өндірушілермен серіктес болуы керек.
Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)
1-сұрақ: PCIe 5.0 және PCIe 6.0 арасындағы негізгі айырмашылықтар қандай?
A1: PAM4 және FEC енгізілгеннен кейін жылдамдық 32 GT/s-тан 64 GT/s-қа дейін артады.
2-сұрақ: Неліктен жасанды интеллект деректер орталықтарында ПХД өндірісіне қойылатын талаптар жоғарырақ?
A2: GPU кластерінің ауқымы үлкен, өзара байланыс арналары ұзын және сигнал тұтастығына қатысты мәселелер маңызды.
3-сұрақ: Жоғары жылдамдықты ПХД материалдары үшін қандай кең таралған таңдаулар бар?
A3: Megtron 6, Tachyon 100G, I-Tera MT40.
С4: PCIe 6.0 жүйесінде сигнал жоғалуын қалай азайтуға болады?
A4: Аз шығынды материалдарды таңдаңыз, із ұзындығын бақылаңыз, қайталағыштарды пайдаланыңыз.
5-сұрақ: Жоғары жылдамдықты PCB қаптамасының қалыңдығы сигналдарға әсер ете ме?
A5: Иә, мыстың шамадан тыс қалыңдығы шығынды арттырады. Тиісті қалыңдығы бар тегіс мысты пайдаланыңыз.
С6: AI деректер орталығының аналық платаларында PCIe арнасының өнімділігін қалай тексеруге болады?
A6: Сәйкестік сынағы, көз диаграммасын талдау және FEC калибрлеуі арқылы.
