從計(jì)算機(jī)誕生的那一天起，人們?cè)陉P(guān)心CPU核心處理性能的同時(shí)，也在尋求通過(guò)高效的總線和接口技術(shù)，讓CPU及其主板能夠與外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速可靠的互聯(lián)與通信。隨著計(jì)算機(jī)性能的提升，以及需要計(jì)算處理的數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，這種需求自然也就推動(dòng)了擴(kuò)展總線技術(shù)的不斷進(jìn)步。

在眾多的擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)中，PCI可以說(shuō)是最成功的一個(gè)，它是在上世紀(jì)90年代初期由英特爾、AMD等公司引入的。伴隨著PC的崛起，經(jīng)歷了多次更新，PCI最終成為了主導(dǎo)型的擴(kuò)展總線技術(shù)并滲透到了其他應(yīng)用領(lǐng)域。

進(jìn)入21世紀(jì)之后，原有的PCI總線逐漸難于適應(yīng)新應(yīng)用發(fā)展的需求，于是作為其接棒者的PCI Express(簡(jiǎn)稱PCIe)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生了。它在既有的PCI編程概念及信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，變革了并行總線結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了更加高速的串行通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)講，PCIe屬于高速串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不共享總線帶寬，主要支持主動(dòng)電源管理，錯(cuò)誤報(bào)告，端對(duì)端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務(wù)質(zhì)量(QoS)等功能，為兩個(gè)設(shè)備之間的通信提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的發(fā)展

PCIe標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展至今，已經(jīng)迭代了六代。有分析顯示，數(shù)據(jù)帶寬需求增長(zhǎng)的節(jié)奏，是每隔三年帶寬提升一倍?？梢钥闯?，PCIe標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)基本上就是按照這個(gè)節(jié)奏推進(jìn)的。實(shí)際上，標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布還為滿足實(shí)際帶寬需求的規(guī)模化商用打出了一些提前量。

PCIe 1.0

第一代PCIe標(biāo)準(zhǔn)于2003年推出，支持每通道2.5GT/s的傳輸速率和每通道250MB/s的數(shù)據(jù)速率。

PCIe 2.0

隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們開(kāi)始尋求更優(yōu)的速度和性能。2007年初推出的第二代的PCIe，其每通道傳輸速度為5.0GT/s，吞吐量(帶寬)也增加了一倍，達(dá)到每通道500MB/s。該版本與早期版本向后兼容，且這樣的兼容性“傳統(tǒng)”一直延續(xù)至今。

PCIe 3.0

2010年人們迎來(lái)了第三代PCIe，以處理更復(fù)雜的數(shù)據(jù)并提供更優(yōu)的功率和速度，其傳輸速度達(dá)到了8GT/s。這代PCIe的一大進(jìn)步就是將編碼方案從之前的8b / 10b升級(jí)到128b / 130b，使得帶寬開(kāi)銷(xiāo)從PCIe Gen2的20%降低到大約1.54%。

PCIe 4.0

云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展推動(dòng)了第四代PCIe標(biāo)準(zhǔn)的誕生。2017年發(fā)布的PCIe 4.0提供了更高的靈活性、可擴(kuò)展性和更低的功耗，并擁有16GT/s的傳輸速度，帶寬也是PCIe 3.0的兩倍。

PCIe 5.0

此后，PCIe的迭代速度明顯加快。PCIe 4.0的市場(chǎng)還未焐熱，2019年初傳輸速率為32GT/s 的PCIe 5.0就來(lái)了。除了傳輸速率的提升，其在信號(hào)完整性方面也做了優(yōu)化，并向后兼容用于外接插件卡的CEM連接器。

PCIe 6.0

2022年1月，最新的第六代PCIe如約而至。通過(guò)以效率更高的PAM4信號(hào)編碼方式替代前幾代所采用的NRZ信號(hào)編碼方式，PCIe 6.0能在同一時(shí)間段內(nèi)將更多比特?cái)?shù)據(jù)打包到串行通道中，將傳輸速率躍升至64GT/s。由于PAM4信號(hào)比NRZ信號(hào)更脆弱，為了保障數(shù)據(jù)完整性，需要配套使用FEC前向糾錯(cuò)機(jī)制，但PCIe 6.0通過(guò)采用其他優(yōu)化機(jī)制，仍然確保了帶寬的大幅提高。

有PCI打下的堅(jiān)實(shí)應(yīng)用基礎(chǔ)，再加上PCIe標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)俱進(jìn)，或者可以說(shuō)是前瞻性的發(fā)展策略，如今PCIe已經(jīng)成為下一代存儲(chǔ)(SSD)、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)，以及人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的首選解決方案。而且PEIe 3.0、 4.0、5.0和6.0幾代產(chǎn)品在市場(chǎng)上共存，其性能之間的差別也正好形成了差異化的應(yīng)用區(qū)隔，使得PCIe可以覆蓋高、中、低階各個(gè)終端市場(chǎng)的設(shè)計(jì)要求，獲得更強(qiáng)的市場(chǎng)統(tǒng)御力。

PCIe的互連接

PCIe廣泛的應(yīng)用和出眾的成長(zhǎng)性，也在加速其配套生態(tài)系統(tǒng)的完善，其中PCIe的互連接口就是PCIe生態(tài)中不可或缺的一環(huán)。

PCI-SIG官方支持的物理接口形態(tài)主要包括三種：

U2/U3

2019年推出的U2接口原名為SFF-8639，2.5英寸大小，支持NVMe協(xié)議，其主要作為SSD固態(tài)硬盤(pán)的互連解決方案，在設(shè)備部署、熱插拔、可維護(hù)性和小型化方面都可為用戶提供更高的價(jià)值。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的U3接口，外形與U2接口兼容，能夠同時(shí)支持SAS、SATA和NVMe三種類型的硬盤(pán)，可為用戶產(chǎn)品帶來(lái)更強(qiáng)的擴(kuò)展性支持。

M.2

這是一個(gè)專為實(shí)現(xiàn)PCIe小型化而打造的接口標(biāo)準(zhǔn)，其提供42mm、72mm和110mm的長(zhǎng)度。與標(biāo)準(zhǔn)的PCIe封裝規(guī)格相比，M.2的外形更為緊湊，是在超薄、節(jié)能的智能設(shè)備上——如超極本、移動(dòng)設(shè)備、游戲設(shè)備以及其他便攜式產(chǎn)品——部署和應(yīng)用PCIe的理想選擇。

CEM

CEM是Card Electromechanical的縮寫(xiě)，指PCIe卡的機(jī)電規(guī)范，也是PCIe連接器最常見(jiàn)的外形規(guī)格之一。CEM擴(kuò)展卡廣泛應(yīng)用于PC、數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用中，其外形尺寸前后兼容，可以滿足用戶高性能和可靠的一致性需求。

此外，業(yè)界還有其他一些由廠商推動(dòng)的兼容PCIe標(biāo)準(zhǔn)的接口，比如由NVIDIA及多家筆記本電腦廠商共同制訂的MXM顯卡接口標(biāo)準(zhǔn)。早期筆記本電腦顯卡是直接焊在主板上的，無(wú)法更換，而MXM的出現(xiàn)不僅為電腦廠商產(chǎn)品擴(kuò)展提供了便利，也讓用戶自行對(duì)筆記本電腦顯卡進(jìn)行升級(jí)成為可能。目前最新的MXM 3.0連接器包括Type-A和Type-B兩種規(guī)格。

不同類型的PCIe接口形態(tài)各異，這也就要求想在PCIe市場(chǎng)中淘金的連接器廠商，要有能力提供豐富的產(chǎn)品線，以滿足PCIe在不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求。

Amphenol的PCIe解決方案

如果你想一站式地為不同應(yīng)用找到理想的PCIe互連解決方案，來(lái)Amphenol Communications Solutions的“貨架”上看看，一定不會(huì)失望。

一直以來(lái)，Amphenol Communications Solutions都緊隨著PCIe標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的腳步和市場(chǎng)需求的發(fā)展，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的互連解決方案。在這里，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本、各個(gè)接口規(guī)格的連接器產(chǎn)品，你幾乎都可以找到。

今天，我們就從Amphenol Communications Solutions全系列的PCIe連接器中，選擇三款熱門(mén)產(chǎn)品，它們不僅符合PCIe標(biāo)準(zhǔn)要求，還具有各自的優(yōu)勢(shì)，綜合性能表現(xiàn)不俗。

01 SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器

Amphenol Communications Solutions的SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器。專為外部存儲(chǔ)系統(tǒng)、存儲(chǔ)刀片、服務(wù)器和HDD應(yīng)用而打造，其具有32GT/s(PCIe通道)和24Gb/s(SAS通道)的傳輸速度，可以滿足下一代服務(wù)器的設(shè)計(jì)要求。

該連接器的插座和接頭具有68位，插座可與非屏蔽雙端口SFF8680連接器互插配，支持SFF8630、SFF8680和SFF8432接口，向后兼容12Gb/s、6Gb/s SAS、SATA和3Gb/s SFF8482連接器，并且支持基于PCIe的6端口32GT/s器件，為設(shè)計(jì)帶來(lái)更大的靈活性。

該產(chǎn)品的其他特性包括：模制導(dǎo)向柱使得連接器插頭和插座在配接過(guò)程中可自動(dòng)對(duì)齊;無(wú)鹵高溫?zé)崴苄圆牧?，可承受?fù)雜的環(huán)境要求;作為連接器固定器的沖壓夾，可實(shí)現(xiàn)牢固的PCB連接;可提供500次插拔等。

總之，Amphenol Communications Solutions的SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器提供了一個(gè)高性能、高可靠的PCIe互連解決方案。

02 PCIe M.2連接器

Amphenol Communications Solutions的PCIe M.2連接器采用0.5mm腳距、67引腳的配置，并提供多種高度選項(xiàng)。這些連接器支持PCIe 3.0、USB 3.0和SATA 3.0應(yīng)用，最新產(chǎn)品可支持32Gb/s的PCIe 5.0標(biāo)準(zhǔn)。

該系列連接器針對(duì)單面與雙面模塊而設(shè)計(jì)，可由直角和垂直方向插入PC板，并可提供各種鍵控選項(xiàng)，是各種平板電腦、筆記本電腦和薄型存儲(chǔ)設(shè)備/服務(wù)器應(yīng)用的理想選擇。

03 MXM 3.0連接器

MXM 3.0連接器是Amphenol Communications Solutions提供的一種高密度PCIe解決方案， 符合PCIe 3.0標(biāo)準(zhǔn)，支持下一代服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)。該非專有、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的連接器插座有助于對(duì)設(shè)備中的圖形處理器進(jìn)行升級(jí)，而無(wú)需改變整個(gè)系統(tǒng)或依賴專有的供應(yīng)商。

該MXM 3.0連接器具有0.50mm腳和314個(gè)觸點(diǎn)，在緊湊的電路板空間內(nèi)支持16通道PCIe信號(hào)，支持單面和雙面模塊，提供不同連接器高度選項(xiàng)。其典型應(yīng)用包括筆記本電腦、刀片和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝服務(wù)器、移動(dòng)工作站、一體式家庭影院，以及小型化電腦等。

有獎(jiǎng)投票

在這個(gè)“數(shù)據(jù)為王”的智能時(shí)代，誰(shuí)能夠以更高的效率利用數(shù)據(jù)，誰(shuí)就有機(jī)會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。在這樣的背景下，決不能讓設(shè)備間的數(shù)據(jù)互連傳輸成為短板，拖了后腿。

為此，鎖定PCIe這個(gè)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)明智的選擇;而在選擇了PCIe標(biāo)準(zhǔn)之后，如何為特定應(yīng)用去選擇一款理想的PCIe連接器，則是開(kāi)發(fā)者要直接面對(duì)的問(wèn)題。

今天或者在不久的將來(lái)，你有何基于PCIe的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃?根據(jù)你的開(kāi)發(fā)計(jì)劃，上文提到的這三款A(yù)mphenol Communications Solutions的PCIe連接器，最適合你的是哪一款?我們不妨做個(gè)小調(diào)查，請(qǐng)你來(lái)投上一票!

【有獎(jiǎng)投票】本文介紹的三款A(yù)mphenol Communications Solutions的PCIe連接器，最適合你下一個(gè)PCIe產(chǎn)品的是哪一款?

SAS/PCIe 5.0(U.2和U.3)連接器

PCIe M.2連接器

MXM 3.0連接器

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審核編輯：湯梓紅