PCI Express 4.0 und 5.0 auf dem IDF: Für Intel und AMD noch weit entfernt
Auf dem IDF wurde PCI Express 4.0 gezeigt und über die Entwicklung von 5.0 gesprochen. Das klingt gut, aber für AMD und Intel ist die Technologie weit entfernt. Beide Unternehmen machen derzeit wenig Anstalten, PCI Express 3.0 abzulösen. Die kommenden Prozessoren werden alle weiter den etablierten Standard verwenden - sogar AMDs Neuentwurf.
Auf dem IDF konnte man auch eine kleine Ausstellung von Synopsis entdecken, die ein lauffähiges System mit PCI Express 4.0 zeigen. Der Standard ist mittlerweile ratifiziert und könnte in Systemen eingesetzt werden. Auf absehbare Zeit ist davon im regulären Desktopbereich aber nichts zu erwarten. Intels Kaby Lake etwa wird weiter auf PCI Express 3.0 setzen. PCI Express 4.0 verdoppelt die Bandbreite des Vorgängerstandards.
Auf dem IDF betont Synopsis, dass Geräte bereits zusammenarbeiten. So bestand der Testaufbau aus einer Plattform von Teledyne LeCroy und einem FPGA, der den Synopsis PCIe-IP-Baustein simuliert. Tests mit Mellanox seien ebenfalls erfolgreich verlaufen. Während es dieses Mal also die Peripheriehersteller sind, die Produkte im neuen Standard zeigen, halten sich die CPU-Hersteller bedeckt. Weder Intel noch AMD haben Absichtserklärungen erteilt. Grundsätzlich reichen die verfügbaren Bandbreiten von PCI Express 3.0 für die meisten Anwendungen auch aus und sollten sich Engpässe auftun, könnte man mit mehr Lanes entgegenwirken.
Warum wird also auf mehr Bandbreite gedrängt? Die Anzahl der Lanes, die ein System bereitstellt, ist in der Regel begrenzt. Außerdem haben sich mit M.2 und U.2 Standards etabliert, die grundsätzlich nur vier Lanes vorsehen. Hier können Flaschenhälse bei immer schneller werdenden SSDs entstehen oder im Serverbereich, wo schon mal mit 100-GBit/s-Netzwerkkarten gearbeitet wird. Da über die Menge der bereitgestellten Lanes AMD und Intel entscheiden, versucht man nun PCI Express 4.0 schmackhaft zu machen, damit man mehr Spielraum hat.
So könnte man nämlich in der Praxis an einem Gaming-Mainboard für einen Rechner mehr USB-Ports auf eine Lane hängen und hätte andere Lanes frei für eben weitere Zwecke wie SSDs. Dennoch ist derzeit ungewiss, wie und wann PCI Express 4.0 startet und vor allem wann AMD und Intel die Technik in ihre Prozessoren integrieren. Bei Intel wird es gewiss noch einige Zeit dauern. Frühestens mit Coffe Lake Ende 2017 wahrscheinlich eher danach. Bei AMD wird Summit Ridge mit der neuen Zen-Architektur PCIE 3.0 haben. Auch hier ist also eine Einführung fern.
Derweil wird bei der PCI-SIG an PCI Express 5.0 gearbeitet. Hier ist man zwar noch in der frühen Planungsphase, aber es wurde bereits entschieden, dass man aus Kosten-Nutzen-Gründen mit Kupferleitungen fortfährt. Ob man die Bandbreite aber noch einmal verdoppeln kann, dann auf 32 GT/s, ist ungewiss. Realistischer scheinen 25 GT/s. Die PCI-SIG will nicht ausschließen, dass 32 GT/s auf besonders kurzen Wegen und vollintegrierten Chips realisiert werden können. Bei Steckverbindungen scheint es derzeit Wunschdenken zu sein, noch einmal zu verdoppeln.
Die Steckverbindungen sind schon bei PCI Express 4.0 ein Problem. Die maximale Bandbreite von 16 GT/s wird nur dann erreicht, wenn nur eine Steckverbindung auf dem Weg liegt. Sind es mehr, was in Servern vorkommt, muss ein aktiver statt eines passiven Signalverstärkers auf dem Riser verbaut werden.
Quelle: Heise
Ich kann mir ebenfalls kaum vorstellen das die Geschwindigkeit nach PCIe 4.0 nochmal verdoppelt werden kann. Dämpfung im Platinenmaterial (FR4), an Steckern und Reflexionseffekte an Steckern werden bei diesen Frequenzen einfach zu groß.
Diese Probleme kann man nur schwer lösen. Vom FR4 als Platinenmaterial wird man nicht wegkommen weil alle besseren Alternativen (Keramik, PTFE Verbundstoffe) wesentlich teurer sind oder sonstige Nachteile haben. Und die etablierten Stecker aufzugeben heißt natürlich Abwärtskompatibilität aufgeben.
Prinzipiell gibt es mehrere Lösungsansätze:
-Verzicht auf Stecker, kommunizierende Chips auf einer Platine integrieren und den Abstand und damit den Leitungsweg möglichst klein halten (keine Steckkarten, ist natürlich nicht so toll)
-teilweise oder vollständige optische Übertragung (wenig etablierte Technik, keine Kompatibilität bei Steckern)
-Bessere Stecker, bessere Leitungen, etwa Hohlleiter (ähnliche Nachteile wie bei optischer Übertragung)
-Mehr parallele Leitungen also PCIe x32 usw. aber auch hier haben wir ein Problem mit den Steckern und auch mit den Platinen.
Man kann (und wird vermutlich) natürlich auch versuchen -wie bisher schon- mit besseren Sende- und Empfangseinheiten und einer besseren Signalaufbereitung in diesen noch etwas mehr herauszuquetschen aber für eine Verdoppelung wird es nicht reichen.
Ganz dumme Frage: gibts auch M.2 "Kabel"?
Ich mein, ich will ja dann vielleicht alle meine Festplatten über M.2 betreiben und die im Gehäuse verbauen... bin da grad' nicht am Laufenden
Es gab doch das Gerücht, dass PCIe 4.0-Karten nicht mehr in 3.0-Steckplätzen laufen könnten?
Das könnte durchaus ein Problem bei der Etablierung von PCIe 4.0 werden.
Ich mein, ich will ja dann vielleicht alle meine Festplatten über M.2 betreiben und die im Gehäuse verbauen... bin da grad' nicht am Laufenden