PCIe 5.0伺服器平臺大爆發

去年中的儲存月報，我們介紹正在成形的PCIe 5.0應用環境，當時市場上出現第一批採用PCIe 5.0規格的產品，涵蓋大型主機、個人電腦主機板，以及高速網路卡、NVMe SSD等周邊裝置。

時隔整整一年後，在6月初的Computex 2023大會中，我們又見到PCIe 5.0規格邁向普及的關鍵信號——臺灣的伺服器與主機板廠商開始全面支援PCIe 5.0，新推出的伺服器產品都普遍提供了PCIe 5.0介面，為資料中心運算平臺開展新一代高速I/O介面應用，做好了準備。

PCIe 5.0的應用與普及循環

從經驗來看，每一代PCIe規格從發布、開始實際應用於產品，到滲透進基礎設施中的各個環節，大約需要歷經4到5年的周期。

一般來說，在新一代PCIe規格正式發布後，大約相隔1到2年，採用新PCIe規格的產品便會陸續問世。通常第一波引進新PCIe規格的產品，是網路卡、SSD等周邊裝置，接著再相隔1到2年，伺服器、個人電腦主機平臺也會跟進支援，成為第二波引進新一代PCIe規格的產品，最後一波則是儲存陣列等外部儲存裝置產品。而在這個時候，下一代PCIe規格也會問世，然後開啟下一輪的循環。

PCIe 5.0的發展大致不脫這個循環歷程，自PCI-SIG組織於2019年5月發布PCIe 5.0規格後，在2021年下半年到2022年初，第一批支援PCIe 5.0的產品便陸續問世。

但如同我們去年提過的，PCIe 5.0在產品上的應用進度，與過往幾代PCIe存在一個關鍵區別。以往主機平臺通常是第二波支援新PCIe規格的產品，比周邊裝置晚大約1年到1年半，但Intel或許是記取先前對PCIe 4.0支援過晚，導致在市場競爭落後AMD的教訓，在2021年10月便發表支援PCIe 5.0的第12代Core處理器平臺，略早於第一批PCIe 5.0 SSD的上市時間，成為個人電腦主機平臺搶先在第一波支援新PCIe規格的特殊案例。

不過，要推動PCIe 5.0應用的進一步普及，還有賴伺服器平臺的推動。一年前我們關注這個議題時，PCIe 5.0已被應用到大型主機（IBM Power 10）、個人電腦主機（Intel第12代Core），以及部分SSD、網路卡與GPU卡，唯獨仍缺少作為企業資料中心運算主力的伺服器平臺。

直到2022年底、2023年初，隨著Intel Sapphire Rapids與AMD Genoa這兩大平臺正式推出，才終於將PCIe 5.0帶到伺服器領域，補上應用環境缺失的環節。緊接在不久前的COMUTEX 2023中，我們便見到PCIe 5.0在伺服器平臺的初步應用成果。

Computex 2023亮相的PCIe 5.0產品

在今年的Computex，PCIe 5.0已成為新款伺服器產品的標準規格，我們在技嘉（Gigabyte）、泰安（Tyna）、神達（Mitac）、華擎（Asrock）、勤誠興業（Chenbro）、營邦（AIC）、精英（ECS）等廠商的攤位，都見到了支援PCIe 5.0的伺服器與主機板產品。

以我們在會場中所見，在PCIe 5.0伺服器展出規模最大的是技嘉，展出至少20多款支援PCIe 5.0的產品，還橫跨Intel、AMD與Arm等3大處理器架構平臺。技嘉現場導覽人員告訴我們，他們新一代伺服器產品都已全面支援PCIe 5.0。

泰安與華擎也都在現場展出了橫跨Intel與AMD平臺的PCIe 5.0伺服器與主機板產品，其他伺服器與主機板廠商的展出產品雖然沒有前述幾家豐富，但展區陳列的伺服器也都包含至少2、3款支援PCIe 5.0。

開啟新世代I/O應用的敲門磚

PCIe 5.0伺服器平臺在Computex 2023大爆發，顯示臺灣廠商已準備全面轉向PCIe 5.0。當作為全球主要伺服器供應來源的臺灣廠商，開始普遍支援PCIe 5.0的時候，也象徵企業資料中心運算平臺已做好進入PCIe 5.0時代的準備。

就產品面來說，完整的PCIe 5.0應用環境已經成熟。在運算平臺方面，支援PCIe 5.0的產品包含大型主機的IBM Power 10，伺服器端的Intel第4代Xeon Scalable、AMD第4代EPYC，還有Ampere基於Arm架構的Ampere One，而在個人電腦端，也有Intel第12代與第13代Core處理器、AMD Ryzen 7000系列處理器。

在周邊裝置方面，幾乎所有主要SSD供應商，包括威剛科技（ADATA）、宇瞻科技（Apacer）、Fadu、鎧俠（Kioxia）、群聯電子（Phison）、三星等，目前的產品線中都已有PCIe 5.0 SSD。

至於網路卡與GPU卡領域，支援PCIe 5.0的產品便相對較少，目前只有針對資料中心應用的400Gb網路卡與GPU卡採用，消費端GPU卡方面，目前已知只有中國廠商摩爾線程智能科技（Moore Threads Intelligent Technology）基於Chunxiao 春曉GPU的產品，是採用PCIe 5.0。

考慮到應用需求層面，我們認為企業運算環境不會那樣快就普遍導入PCIe 5.0，目前主流的PCIe 4.0，傳輸頻寬已足以因應當前資料中心絕大多數的I/O應用需求，以我們來看，目前只有下列這3個領域，是「非PCIe 5.0不可」。

超高速固態儲存應用

基於PCIe 4.0的SSD，傳輸速度最高只到8GB/s左右，唯有改用PCIe 5.0，才能突破這個上限。目前已上市的PCIe 5.0 SSD，最高傳輸速度可達到10到14GB/s，足足比PCIe 4.0 SSD的傳輸效能高出25%到70%。所以對於追求極致儲存傳輸效能的環境，PCIe 5.0將是必備需求。

400Gb超高速網路

100Gb、200Gb網路卡都只需搭配PCIe 4.0便能發揮線速，只有400Gb以上網路卡，才需要搭配PCIe 5.0。對於需要直接介接400Gb骨幹網路的伺服器，PCIe 5.0也是必備規格。

CXL擴展記憶體

為了突破伺服器記憶體傳輸頻寬瓶頸，所發展出的記憶體互連共享技術CXL（Compute Express Link），直接採用了PCIe 5.0作為傳輸實體層，所以對於各式各樣的CXL應用來說，PCIe 5.0也是不可或缺的需求。

SSD與CXL需求引領PCIe 5.0應用

以目前的企業資料中心I/O發展來看，超高速SSD與CXL記憶體這兩個領域，應該會是近期推動PCIe 5.0的主要應用需求。至於400Gb網路目前仍是扮演骨幹網路的角色，伺服器端配置400Gb網路卡的需求並不高。類似的，在GPU應用領域，目前也只有最高階產品才有採用PCIe 5.0的必要。

不過要注意的是，CXL雖然採用PCIe 5.0作為底層，所以PCIe 5.0是CXL的必要條件，一定要有PCIe 5.0才能建構CXL，但反之則否，有了PCIe 5.0，未必一定能運行CXL，必須特別注意該產品是否註明支援CXL（原則上要伺服器等級平臺才有CXL）。在這次Computex中，我們在展出的眾多PCIe 5.0伺服器與個人電腦中，只見到華擎的部分主機板產品，特別註明同時支援PCIe 5.0與CXL 1.1。

臺灣多家主要伺服器與主機板廠商，都展出支援PCIe 5.0的產品，橫跨Intel、AMD與Arm等3大處理器平臺。照片為會場中展出的3款PCIe 5.0伺服器，從左上、右上到左下分別為華擎基於Intel第4代Xeon Scalable處理器的產品、泰安基於AMD第4代EPYC處理器的產品，以及技嘉基於Ampere One處理器的產品。

照片來源：iThome