Компании Micron и Astera Labs в ходе мероприятия DesignCon 2025 продемонстрировали самый быстрый в мире SSD — устройство формата E3.S, оснащённое интерфейсом PCIe 6.0. В тестовой системе новинка показала скорость передачи данных свыше 27 Гбайт/с.

Работа накопителей продемонстрирована в составе платформы, оборудованной коммутационным чипом Astera Scorpio Smart Fabric Switch P-Series, который поддерживает до 64 линий PCIe 6.0. Это изделие предназначено для обеспечения высокоскоростной передачи данных между CPU, GPU и узлами хранения в кластерах HPC и ИИ.

В тестовой системе были задействованы два накопителя Micron SSD PCIe 6.0 неназванной вместимости, а также ускоритель NVIDIA H100. При этом технология NVIDIA Magnum IO GPUDirect (GDS) отвечала за прямой обмен данными между SSD и GPU, минуя остальные компоненты системы. В результате, на каждом из SSD показана скорость чтения информации в 27,14 Гбайт/с.

Источник изображения: Astera Labs

Как отмечает ресурс Tom's Hardware, достигнутый результат практически вдвое превышает показатели одного из самых быстрых на сегодняшний день накопителей с интерфейсом PCIe 5.0 x4 — устройства Crucial T705, у которого скорость чтения достигает 14,5 Гбайт/с.

В августе прошлого года компания Micron заявляла, что новые SSD с интерфейсом PCIe 6.0 смогут обеспечить пропускную способность при последовательном чтении более 26 Гбайт/с. Но демонстрация в рамках DesignCon 2025 говорит о том, что фактические значения могут оказаться даже выше при использовании определённых аппаратных компонентов. Информации о сроках начала массовых поставок накопителей пока нет.

В марте прошлого года Astera Labs анонсировала чипы Aries 6 для PCIe 6.0. Теперь компания Broadcom объявила о доступности собственных решений PCIe 6.0: дебютировали чип-коммутатор PEX 90144, а также ретаймеры BCM85668 и BCM85667.

Отмечается, что изделия с поддержкой PCIe 6.0 являются «критически важными высокопроизводительными строительными блоками», необходимыми для развёртывания передовой инфраструктуры ИИ. В тестировании продуктов приняли участие такие компании, как Micron и Teledyne LeCroy.

Источник изображений: Broadcom

Ретаймеры BCM85668 и BCM85667 поддерживают соответственно 8 и 16 линий PCIe 6. При производстве применяется 5-нм технология. Говорится об обратной совместимости с PCIe поколений 5/4/3/2/1, а также о совместимости с Compute Express Link (CXL 3.1). Возможна работа в режимах 64, 32, 16, 8, 5 и 2,5 GT/s (млрд пересылок в секунду). Изделие BCM85668 поддерживает бифуркацию x8, 2 x4 и 4 x2. В случае BCM85667 возможны конфигурации 1 x16, 4 x4 и 8 x2. Заявлена поддержка режимов с низким энергопотреблением и проприетарных режимов с малой задержкой (LL).

Чип-коммутатор PEX 90144, в свою очередь, имеет 144 линии. Изделие предназначено для координации потоков трафика. Полностью технические характеристики на данный момент не раскрываются. Год назад также упоминались чипы PEX 90104 и говорилось о разработке коммутаторов PCI Express 7.0 с поддержкой AMD AFL (Accelerated Fabric Link), коммутируемого варианта Infinity Fabric.

Silicon Motion, по сообщению ресурса Tom's Hardware, проектирует SSD-контроллер следующего поколения — изделие SM8466. Это будет первое решение компании для высокопроизводительных накопителей с интерфейсом PCIe 6.0.

Подробностей о новинке на сегодняшний день не слишком много. Известно, что SM8466 войдёт в семейство контроллеров MonTitan, на основе которых создаются устройства для дата-центров и систем корпоративного класса. Ожидается, что изделие получит поддержку PCIe 6.0 x4 и обеспечит пропускную способность до 30,25 Гбайт/с в обоих направлениях.

Пока не ясно, какой техпроцесс Silicon Motion намерена использовать при изготовлении SM8466. Известно, что контроллер SM2508 с поддержкой PCIe 5.0 x4, который предназначен для клиентских накопителей, производится с применением TSMC N6 (класс 6 нм). Таким образом, высказываются предположения, что решение нового поколения будет базироваться на более «тонкой» технологии.

Источник изображения: Silicon Motion

Как отмечает Tom's Hardware, контроллер SM8466 получит функции обеспечения безопасности корпоративного класса. Упомянута улучшенная совместимость с флеш-памятью NAND разного типа, включая 3D TLC и 3D QLC. На какой стадии находится разработка SM8466, не уточняется. Но генеральный директор Silicon Motion Уоллес Коу (Wallace C. Kou) подтвердил факт существования проекта.

Сетевые источники добавляют, что Silicon Motion несколько отстала от своего главного конкурента в лице Phison с контроллерами, поддерживающими интерфейс PCIe 5.0. В частности, Phison опередила всю отрасль, выпустив решение PS5026-E26 с поддержкой PCIe 5.0 x4: это контроллер может применяться и в потребительских, и в корпоративных SSD. Впоследствии Silicon Motion представила более производительное конкурирующее изделие MonTitan SM8366 для накопителей, рассчитанных на ЦОД.

На недавно прошедшей конференции PCI-SIG Developers Conference 2024 вице-президент группы, Ричард Соломон (Richard Solomon) рассказал о разработке новых версий стандарта PCI Express. Создание новых стандартов вышло на устоявшийся трехлётний цикл, но в данном случае имплементация и выход на массовый рынок не равны собственно разработке очередной версии PCIe.

Приблизительно за три года PCI-SIG успевает разработать, внести корректировки, согласовать все нюансы со всеми участниками консорциума и опубликовать спецификации нового стандарта. Но после этого необходимо получить первые образцы «кремния» с его поддержкой и провести все необходимые квалификационные процедуры. Одна только фаза «тестирования на соответствие» (FYI, First Year Inventory Compliance Program) занимает полгода.

Источник здесь и далее: PCI-SIG

Главной причиной достаточно длительного цикла, отметил вице-президент PCI-SIG, является время от окончания работы над спецификациями до получения готовых ASIC, без которых невозможно начать полномасштабное тестирование. Таким образом, формально появившийся в начале 2022 года стандарт PCIe 6.0 лишь в июне 2024 года добрался до фазы FYI. При этом первый дизайн (только на бумаге, конечно) IP-блоков для PCIe 6.0 появился ещё даже до финализации стандарта.

Более того, спецификации PCIe 6.0 в скором времени снова будут обновлены для поддержки нового стандарта оптических соединений, которые, впрочем, не заменят, а дополнят традиционные медные соединения. Финализация правок ожидается в декабре текущего года. Кроме того, появится поддержка и новых кабелей CopprLink. Так что на выход PCIe 6.0 на рынок стоит рассчитывать где-то в начале 2025 года.

Конечно, хотелось бы привести цикл разработки PCI Express в соответствии с циклами других производителей, включая разработчиков Ethernet, Infiniband и CXL, но состав PCI-SIG, насчитывающий уже почти тысячу компаний-участников, продолжает расти, что, конечно, не способствует быстрому согласованию спецификаций и получению всех нужных образцов технологии. Более того, все устройства любого стандарта PCIe обязаны быть совместимы со старыми версиями, вплоть до 1.0.

И весь этот процесс необходимо поддерживать и далее: на середину или конец 2025 года запланирован выпуск финальных спецификаций PCI Express 7.0. Так что FIY-фазы стоит ожидать не ранее 2028 года. При этом проверка устройств нового стандарта на взаимную совместимость, в том числе чисто электрическую, становится всё сложнее с учётом заявленных частот и скоростей и оттого всё более необходимой.

Но даже с трёхлетним циклом разработки, говорит PCI-SIG, пока удаётся опережать требования индустрии. Пропускная способность I/O-систем тоже удваивается примерно каждые три года, но к этому моменту у разработчиков PCIe уже готов и протестирован новый стандарт, покрывающий все разумные потребности и массово реализуемый за разумные деньги.

И сравнивать PCIe, например, с NVLink с этой точки зрения может быть не совсем корректно, поскольку целью PCI-SIG не является достижение предельно высокой производительности любой ценой. Вместо этого группа обеспечивает развитие разумной, совместимой экосистемы решений с наилучшим соотношением цены и возможностей. Это не означает, что в абсолютных значениях решения на базе новых стандартов будут дешевле, но, как отметил вице-президент, экосистема PCIe позволяет разработчикам выбрать приемлемое для каждого случая сочетание характеристик.

В настоящее время спецификация PCIe 7.0 версии 0.5 стала доступна участникам PCI-SIG. Новый стандарт доводит скорость передачи данных до 128 ГТ/с на линию при повышении энергоэффективности. Напомним, начиная с PCIe 6.0 доступен режим кодирования Flit, позволяющий избежать накладных расходов при передаче данных, и сделан переход к модуляции PAM4. Оптический вариант PCIe 7.0 тоже появится, но всё ещё будет опциональным. По словам Соломона, разговоры о вынужденном переходе на «оптику» ведутся более десяти лет, но по факту возможностей «меди» всё ещё хватает и будет хватать.

Организация PCI Special Interest Group (PCI-SIG) обнародовала спецификации электрических кабелей и разъёмов CopprLink для внешних и внутренних подключений PCIe 5.0/6.0. Новые соединения на основе меди позволят заменить существующие кабели OCuLink в тех случаях, когда требуется более высокая пропускная способность.

Стандарт CopprLink был анонсирован в конце 2023 года. Кабели данного типа обеспечат высокоскоростные подключения в пределах отдельных систем, а также между различными узлами в составе стойки. Кроме того, как отмечалось ранее, разрабатываются варианты для межстоечного соединения.

Спецификация CopprLink для внутренних подключений:

• Поддержка PCIe 5.0 и 6.0 со скоростью до 32,0 и 64,0 ГТ/с соответственно;
• Коннектор типа SNIA SFF-TA-1016;
• Максимальная длина соединения в пределах одной системы — 1 м;
• Варианты применения — соединение материнской платы с картой расширения, соединение материнской платы с объединительной платой, соединение чипов друг с другом и соединение платы расширения с объединительной платой;
• Целевые сферы использования — системы хранения и вычислительные узлы дата-центров.

Источник изображений: PCI-SIG

Спецификация CopprLink для внешних подключений:

• Поддержка PCIe 5.0 и 6.0 со скоростью до 32,0 и 64,0 ГТ/с соответственно;
• Коннектор типа SNIA SFF-TA-1032;
• Максимальная длина соединения между стойками — 2 м;
• Варианты применения: подключения типа CPU ↔ хранилище, CPU ↔ память, CPU ↔ ускоритель и ускорители в дезагрегированных серверных узлах;
• Целевые сферы использования — системы хранения и узлы дата-центров для задач ИИ.

Отмечается, что в дальнейшем кабели CopprLink будут развиваться с учётом возможностей интерфейса PCIe следующих поколений. Технология CopprLink, как ожидается, будет востребована в сферах, где необходимы небольшие задержки, включая дата-центры, производительные СХД, сети и пр. В будущем ожидается появление оптических кабелей PCIe.

Практически сразу после анонса чипов Broadcom Vantage 5 и 6 Astera представила свой вариант ретаймеров для инфраструктуры PCIe следующего поколения — серию чипов Aries 6, передаёт ServeTheHome. Высокий интерес к ретаймерам вызван теми возможностями, что открывает PCI Express 6.0 как в плане скоростей, так и в плане функциональности (CXL). А переход на новое поколение шины необходим для дальнейшего развития набирающего популярность генеративного ИИ.

По мере роста скоростей PCI Express обострялась и проблема длины проводников на печатной плате, при которой сигнал достаточно устойчив и вписывается в окно требуемых характеристик. Если при переходе от PCIe 3.0 к 4.0 удалось обойтись сравнительно малой кровью, то для PCIe 5.0 уже потребовались более сложная схемотехника и более продвинутые ретаймеры. PCIe 6.0 же накладывает ещё более жёсткие требования к целостности сигнала.

Источник здесь и далее: Astera Labs via Serve The Home

Платформы GPU-кластеров и СХД компактнее не становятся, так что требуемая длина проводников на печатных платах растёт, а вместе с ней растёт и важность ретаймеров, поскольку без них согласовать высокоскоростной сигнал PCIe 6.0 становится невозможно. Таким системам требуется сразу несколько подобных чипов, причём стоимость каждого из них достигает $20, так что суммарная стоимость этих компонентов на уровне целого ЦОД весьма внушительна.

Новые чипы Aries 6 относятся к третьему поколению «умных» DSP-ретаймеров. Они представлены в вариантах с 8 и 16 линиями PCIe 6.0 и позволяют в три раза увеличить длину соответствующего соединения на плате, говорит Astera Labs. При этом новинки поддерживают CXL 3.x и предоставляют расширенные средства диагностики и управления COSMOS. Энергопотребление в режиме PCIe 6.0 при этом заявлено меньше, чем у Broadcom Vantage 6 — 11 Вт против 13 Вт у конкурента.

Aries 6 уже протестированы на совместимость с полсотней разнообразных PCIe-соединений, включая root-комплексы и конечные устройства. И если Broadcom пока только говорит о ретаймерах для PCIe 6.0, а появление первого «кремния» Vantage 6 запланировано лишь на следующий год, то Astera Labs начала поставки образцов Aries 6 ещё в феврале. Похоже, Broadcom будет нелегко развернуться на этом рынке.

Одним из столпов, на которых зиждется господство NVIDIA в мире ускорителей, является NVLink — высокоскоростной интерконнект, позволяющий чипам общаться напрямую не только в составе одного узла, но и за его пределами. AMD пытается ответить на это продвижением XGMI/Infinity Fabric, и в предварительном обзоре Instinct MI300 были затронуты вопросы топологии серверов в исполнении «красных».

Ещё тогда, в момент анонса MI300, компания Broadcom объявила о поддержке данного интерконнекта в будущих поколениях своих PCIe-коммутаторов, а сейчас ресурс ServeTheHome поделился новыми подробностями. XGMI действительно станет коммутируемым, что упростит масштабирование систем на базе ускорителей AMD Instinct. Интерконнект получил официально название AFL (Accelerated Fabric Link).

В основе AFL по-прежнему будет лежать PCI Express, в данном случае речь идёт уже о PCI Express 7.0. Поддержка данной технологии дебютирует в PCIe-коммутаторах Broadcom Atlas 4. В дополнение к ним будут выпущены и новые ретаймеры Vantage 7, которые также получат поддержку CXL 4.0.

Источник здесь и далее: Broadcom via ServeTheHome

Но перед этим Broadcom начнёт поставки образцов чипов-коммутаторов Atlas 3 со 144 линиями PCIe 6.0 во II половине 2024 года, а серверы с такими коммутаторами появятся в 2025 году. Поддержка CXL здесь будет расширена до версии 3.1.

Что касается ретаймеров, то здесь Broadcom уже нанесла ответный удар Astera Labs, анонсировав чипы серий Vantage 5 и Vantage 6 для экосистем PCI Express 5.0 и PCI Express 6.0 соответственно. Они будут выпускаться в вариантах с 8 и 16 линиями с опцией бифуркации и поддержкой CXL 2.0 и 3.1.

Broadcom заявляет о более низком энергопотреблении, достигнутом за счёт применения 5-нм техпроцесса, лучших в индустрии блоках SerDes и расширенных средствах диагностики, интегрированных в новые ретаймеры.

Экономичность здесь играет важную роль: хотя даже 7-нм ретаймер потребляет немного, таких микросхем в составе каждого GPU-сервера несколько, что при дальнейшем масштабировании выливается весьма серьёзные цифры. К тому же меньшая нагрузка ляжет и на систему охлаждения, ведь если CPU и ускорители могут обслуживаться СЖО, то остальные компоненты в таких серверах по-прежнему охлаждаются обычными вентиляторами.

Что касается SerDes-блоков, то они позволят на 40 % удлинить соединения при сохранении стабильной работы. Ну а наличие продвинутого диагностического программного обеспечения с расширенными возможностями упростит разработку, отладку и ремонт систем нового поколения.

Ретаймеры Vantage 5 будут использоваться в комплекте с коммутаторами Atlas 2 в решениях Broadcom уже сегодня, они обеспечат поддержку CXL 2.0, ну а системы с Vantage 6 и поддержкой CXL 3.1, как уже упоминалось, должны увидеть свет в следующем году.

Astera Labs есть о чём беспокоиться: если на данный момент её ретаймерам почти нет альтернативы, то уже в ближайшем будущем ситуация может коренным образом измениться, поскольку Broadcom явно осознала всю важность этого компонента в экосистеме PCI Express и оценила солидный объём потенциальной клиентской базы.

Fujitsu провела на этой неделе брифинг для СМИ и аналитиков на заводе в Кавасаки, на котором рассказала о разработке серверного процессора MONAKA, появление которого на рынке запланировано в 2027 году, пишет ресурс MONOist. Впервые о создании нового поколения CPU компания объявила весной этого года, а часть средств на разработку выделило правительство Японии.

Как сообщил Наоки Синдзё (Naoki Shinjo), гендиректор подразделения развития передовых технологий Fujitsu, MONAKA представляет собой высокопроизводительный энергоэффективынй процессор нового поколения, который разрабатывается для значительного повышения энергоэффективности ЦОД и обеспечения высокоскоростной обработки данных, необходимой для приложений ИИ и цифровой трансформации.

Источник изображений: MONOist

MONAKA будет основан на процессорной архитектуре Arm с набором инструкций Armv9-A с поддержкой масштабируемых векторных расширений SVE2. Он будет представлять собой 3D-сборку из чиплетов, а и его изготовление будет осуществляться с использованием 2-нм техпроцесса TSMC. По словам Синдзё, у процессора будет около 150 ядер, поддержка памяти DDR5 и интерфейс PCIe 6.0 с CXL 3.0. При этом для работы ему будет достаточно воздушного охлаждения.

Fujitsu ожидает, что MONAKA будет в два раза превосходить по энергоэффективности чипы конкурентов и во столько же раз опережать конкурентов по скорости обработки данных в области вычислений, ориентированных на рабочие нагрузки ИИ. За обеспечение безопасности данных в Armv9-A отвечает архитектура конфиденциальных вычислений Arm Confidential Compute Architecture (CCA).

Также сообщается, что в суперкомпьютере-преемнике Fugaku, который будет запущен в 2030 году, будут использоваться процессоры, разработанные с применением технологий, задействованных в MONAKA. В отличие от узкоспециализированных HPC-процессоров FUjitsu A64FX, которые легли в основу Fugaku, чипы MONAKA являются более универсальными решениями.

Мало-помалу стандарт Compute Express Link пробивает себе путь на рынок: хотя процессоров с поддержкой ещё нет, многие из элементов инфраструктуры для нового интерконнекта и базирующихся на нём концепций уже готово — в частности, регулярно демонстрируются новые контроллеры и модули памяти. Но развивается и сам стандарт. В версии 1.1, спецификации на которую были опубликованы ещё в 2019 году, были только заложены основы.

Но уже в версии 2.0 CXL получил массу нововведений, позволяющих говорить не просто о новой шине, но о целой концепции и смене подхода к архитектуре серверов. А сейчас консорциум, ответственный за разработку стандарта, опубликовал свежие спецификации версии 3.0, ещё более расширяющие возможности CXL.

Источник: CXL Consortium

И не только расширяющие: в версии 3.0 новый стандарт получил поддержку скорости 64 ГТ/с, при этом без повышения задержки. Что неудивительно, поскольку в основе лежит стандарт PCIe 6.0. Но основные усилия разработчиков были сконцентрированы на дальнейшем развитии идей дезагрегации ресурсов и создания компонуемой инфраструктуры.

Сама фабрика CXL 3.0 теперь допускает создание и подключение «многоголовых» (multi-headed) устройств, расширены возможности по управлению фабрикой, улучшена поддержка пулов памяти, введены продвинутые режимы когерентности, а также появилась поддержка многоуровневой коммутации. При этом CXL 3.0 сохранил обратную совместимость со всеми предыдущими версиями — 2.0, 1.1 и даже 1.0. В этом случае часть имеющихся функций попросту не будет активирована.

Одно из ключевых новшеств — многоуровневая коммутация. Теперь топология фабрики CXL 3.0 может быть практически любой, от линейной до каскадной с группами коммутаторов, подключенных к коммутаторам более высокого уровня. При этом каждый корневой порт процессора поддерживает одновременное подключение через коммутатор устройств различных типов в любой комбинации.

Ещё одним интересным нововведением стала поддержка прямого доступа к памяти типа peer-to-peer (P2P). Проще говоря, несколько ускорителей, расположенных, к примеру, в соседних стойках, смогут напрямую общаться друг с другом, не затрагивая хост-процессоры. Во всех случаях обеспечивается защита доступа и безопасность коммуникаций. Кроме того, есть возможность разделить память каждого устройства на 16 независимых сегментов.

При этом поддерживается иерархическая организация групп, внутри которых обеспечивается когерентность содержимого памяти и кешей (предусмотрена инвалидация). Теперь помимо эксклюзивного доступа к памяти из пула доступен и общий доступ сразу нескольких хостов к одному блоку памяти, причём с аппаратной поддержкой когерентности. Организация пулов теперь не отдаётся на откуп стороннему ПО, а осуществляется посредством стандартизированного менеджера фабрики.

Сочетание новых возможностей выводит идею разделения памяти и вычислительных ресурсов на новый уровень: теперь возможно построение систем, где единый пул подключенной к фабрике CXL 3.0 памяти (Global Fabric Attached Memory, GFAM) действительно существует отдельно от вычислительных модулей. При этом возможность адресовать до 4096 точек подключения скорее упрётся в физические лимиты фабрики.

Пул может содержать разные типы памяти — DRAM, NAND, SCM — и подключаться к вычислительным мощностями как напрямую, так и через коммутаторы CXL. Предусмотрен механизм сообщения самими устройствами об их типе, возможностях и прочих характеристиках. Подобная архитектура обещает стать востребованной в мире машинного обучения, в котором наборы данных для нейросетей нового поколения достигают уже поистине гигантских размеров.

В настоящее время группа CXL уже включает 206 участников, в число которых входят компании Intel, Arm, AMD, IBM, NVIDIA, Huawei, крупные облачные провайдеры, включая Microsoft, Alibaba Group, Google и Meta✴, а также ряд крупных производителей серверного оборудования, в том числе, HPE и Dell EMC.