"Анализ Спецификации PCIe 7.0: Новые горизонты для ИИ-чипов"

Консорциум PCI Special Interest Group (SIG), ответственный за разработку стандарта PCI Express (PCIe), объявил о выпуске версии 0.5 спецификации PCIe 7.0. Этот релиз представляет собой первый официальный проект спецификации, который обещает значительное увеличение пропускной способности.

Пропускная способность PCIe 7.0 увеличена до 128 ГТ/с на полосу необработанной пропускной способности, что продолжает тенденцию удвоения производительности каждого нового поколения стандарта. Это позволяет достичь двунаправленной пропускной способности до 512 ГБ/с через слот x16, что значительно превышает возможности устройств PCIe 6.0, способных обеспечить лишь 256 ГБ/с.

Помимо увеличения пропускной способности, PCIe 7.0 также предлагает улучшенную энергоэффективность, уменьшенные задержки и увеличенный радиус действия. Последний пункт особенно важен, поскольку с увеличением пропускной способности расстояния, на которых возможна передача данных, сокращаются. Для преодоления этой проблемы могут использоваться ретаймеры, однако они увеличивают задержку. В современных графических системах часто можно увидеть хотя бы один ретаймер на каждый ускоритель.

Несмотря на все эти улучшения, основным преимуществом спецификации PCIe 7.0 остается именно пропускная способность. Даже несмотря на то, что процессоры, поддерживающие PCIe 6.0, еще не появились на рынке, производители оборудования для искусственного интеллекта уже активно используют текущую спецификацию, расширяя её границы. Например, слот PCIe 6.0 x16 способен поддерживать один сетевой адаптер 800 Гбит/с.

Такое положение дел создает определенные трудности для разработчиков аппаратного обеспечения ИИ, стремящихся увеличить масштабируемость своих систем. Intel решила эту проблему, интегрировав сеть Ethernet непосредственно в свои ускорители Gaudi. Эти соединения используются как для связи между чипами, так и для связи между узлами.

Nvidia, в свою очередь, внедрила коммутаторы PCIe в свои сетевые карты, чтобы преодолеть узкие места и ограничения линий на современных чипсетах ЦП. Последние представленные карты ConnectX-8 оснащены более чем 32 линиями PCIe 6.0, что позволяет избежать узких мест при обмене данными между графическим процессором и остальной частью сети.

Однако Nvidia не собирается останавливаться на достигнутом. С появлением сериализаторов/десериализаторов 200G в конце 2023 года открываются перспективы для создания коммутаторов со скоростью 102,4 Тбит/с, поддерживающих порты 1,6 Тбит/с. Планируется, что начиная с 2025 года, Nvidia выпустит оборудование, способное работать на скоростях 1TE+ с использованием 200G SerDes. Однако для работы с такими скоростями потребуются сетевые карты с большей пропускной способностью PCIe.

Спецификация PCIe 7.0 могла бы стать решением этих задач, однако, учитывая опыт с PCIe 6.0, можно предположить, что первое оборудование на базе PCIe 7.0 появится на рынке не ранее 2027 года, если спецификация будет официально выпущена в 2025 году, как и планировалось.