隨著人工智慧（AI）、機器學習（ML）和雲端運算的發展，資料中心不得不面對爆炸性成長的資料，壓力不斷增加。這些工作負載需要更快、更高效的基礎設施，以前所未有的速度處理和儲存資料。
要實現這一轉型，核心在於PCIe（周邊元件高速互連），這是高速數據傳輸的關鍵推動因素。隨著時間推移，PCIe不斷發展，已能滿足現代資料中心不斷增長的效能需求，成為其架構中不可或缺的一部分。但PCIe的未來是什麼？它將如何繼續塑造資料中心的格局？
藉助PCIe提升資料傳輸速率和頻寬效率
每一代PCIe都致力於提高資料傳輸速率，以支援資料密集型工作負載例如，PCIe 6.0 提供 64GTps 的資料傳輸率，比 PCIe 5.0 的 32GTps 提高了一倍，更是顯著超越 PCIe 2.0 的 5GTps。這些改進與 AI/ML、雲端運算和大數據分析的發展保持同步，其中高頻寬和低延遲至關重要。
PCIe 6.0的一個突出特性是使用PAM4（四電平脈衝幅度調變）。
傳統的NRZ（不歸零）編碼每個時鐘週期傳輸一比特邏輯資訊，而PAM4使用四個不同的電壓電平，每個週期可以傳輸兩比特邏輯資訊。這樣一來，PCIe 6.0能夠在不增加頻寬消耗的情況下將資料傳輸率提高一倍，這一點至關重要，因為現代工作負載需要效率，但又不能壓垮現有的基礎設施。
PAM4調變：為未來的PCIe世代鋪平道路
隨著資料需求的增加，PAM4調變已成為一項基礎技術，不僅體現在PCIe 6.0中，還體現在未來的更新中。它能夠在不增加頻寬的情況下顯著提升資料傳輸率，因此是頻寬效率至關重要環境中的理想選擇。
高效能運算（HPC）和AI/ML等應用程式需要處理大量的資料集，對於降低延遲的要求極高。PAM4 通過將吞吐量加倍來實現這一目標，因此非常適合帶寬占用大的工作負載。然而，這項技術也帶來了挑戰。PAM4 的多個電壓水平對噪聲更加敏感，因此在高速下維持數據準確性更加困難。
為了解決這個問題，需要前向錯誤更正（FEC）和通道均衡等技術來確保數據的完整性。展望未來，隨著PCIe 7.0等PCIe標準的發展，PAM4將繼續在實現更快的數據傳輸方面發揮關鍵作用。
利用高級解決方案解決訊號完整性問題
隨著PCIe資料傳輸速率的提升，訊號完整性越來越成為一項巨大的挑戰。高頻傳輸會帶來插入損耗、回波損耗以及符號間干擾（ISI）等問題，這些問題會降低訊號品質，導致資料錯誤和性能下降，特別是在PCIe 6.0及更高版本的高速環境下。
PAM4在提升資料傳輸速率的同時，也降低了信噪比（SNR），使得系統對噪聲和信號失真更加敏感。為了確保可靠的數據傳輸，數據中心依賴信號中繼器和重定時器來輔助傳輸。信號中繼器會放大並重塑信號以抵消衰減，而重定時器則清除抖動並重新生成信號，從而提升高速信號的完整性。
除了信號調節，電纜解決方案對於維持信號品質也至關重要。有源電纜具有內建放大器和均衡器，有助於維持大型資料中心長距離的信號完整性。對於較短的距離，無源電纜提供了一種具成本效益的替代方案，因為信號衰減並不是什麼大問題。這些解決方案相輔相成，在支持高速數據傳輸的同時也不影響性能。
分離架構與AI/ML的崛起
資料中心正朝著分離架構發展，其中計算、儲存和網路資源被分成模組化元件。這種方法可提供更大的靈活性和可擴展性，使資料中心能夠根據工作負載需求動態地分配資源。它還避免了傳統整體式基礎設施中出現的效率低下問題，即經常過度配置資源。
PCIe是分離架構中的關鍵元件，可提供連接計算、存儲和網路元件所需的高速、低延遲連接。它具有可擴展性和靈活性，因此是高效連接分散式資源的理想解決方案。
這對於資源密集型的AI和ML工作負載尤為重要，因為它們需要以最小的延遲來處理大量的數據吞吐量。PCIe在提供高頻寬的同時，能保持低延遲，確保資料中心能夠應對日益增長的AI/ML需求，並支持未來的技術擴展。PCIe能實現跨分離式系統的無縫數據傳輸，協助資料中心管理日益複雜的工作負載。
展望未來：PCIe 6.0及更高版本
雖然PCIe 6.0的64 GT/s資料傳輸速率已經相當驚人，但看起來未來有可能實現更快的速度。PCIe 7.0 等下一代標準有望進一步推動資料傳輸速率，以滿足 AI、ML 和雲端運算日益增長的資料需求。
PAM4調變仍然是這些進步的核心技術，能夠在不增加頻寬需求的情況下實現更高的數據吞吐量。由PCI-SIG主導的全行業標準化將確保新的PCIe技術能在各個系統之間順利整合。這些標準化工作對於保持相容性和可擴展性至關重要，使得資料中心能夠在不發生重大中斷的情況下採用PCIe技術。
Molex莫仕實現PCIe更迭
在PCIe不斷演進的背景下，高速互連對於支援現代資料中心至關重要。這些互連提供了可擴展性和相應的性能，能夠應對不斷增長的工作負載，推動高效的資料處理和大吞吐量。
在資料中心不斷突破性能極限的過程中，Molex莫仕始終積極採用現代PCIe標準（5.0到7.0），成為高速互連領域的領導企業。Molex莫仕提供多樣化的解決方案，以滿足資料中心不斷演進的需求，確保無縫、高速的資料傳輸以及卓越的可靠性。
NextStream電纜組件：NextStream 支援 PCIe 6.0 及更高版本，可為計算、AI 伺服器、儲存和網路連接元件提供高速、低延遲的連接。這些元件採用先進的信號完整性技術，旨在最大限度地減少延遲，提升分散式資料中心的效能。此外，NextStream 電纜還支援有源電纜選項（包括內部信號中繼器），可滿足需要更細電纜（32 AWG/34 AWG）或需要盡量減少信號衰減的系統的嚴苛插入損耗要求。
NearStack PCIe連接器系統：這款低型連接器系統針對PCIe 6.0進行了優化，可提供直接連接以增強信號完整性並減少延遲，支援高達64Gbps的資料傳輸速率。其設計改善了熱管理，因此是高效能運算和AI應用的理想選擇。
PCIe 7.0準備就緒Molex莫仕已經為下一代PCIe 7.0標準做好準備，開發了相應的解決方案，可透過PAM4調變等技術提供更高的數據傳輸率，同時保持頻寬效率。
透過Molex莫仕全面的PCIe解決方案組合，資料中心架構師可以確保其基礎設施能夠因應未來的工作負載需求，包括人工智慧（AI）、機器學習（ML）、雲端運算以及大數據分析。Molex憑藉數十年的工程專業知識並提供多種創新產品，是PCIe演進過程中值得信賴的合作夥伴。
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