PCIe應用新領域與驗證挑戰

Allion Labs / Alan Kao

PCIe的緣起與介紹

Peripheral Component Interconnect Express​簡稱 PCIe,是​一種​高速​的​序列​電腦​匯流排,​是 PCI 規格​的​延伸。​PCIe 匯流排​由​英特爾(Intel)公司​於 2004年​發表,​最初​是​針對​高速​的​聲音​與​影像​串​流作業​所​設計,​後來​​用以​提升​量​測​裝置​到​電腦​記憶體​的​資料​傳輸​率;​PCIe 可達​傳統 PCI 匯流排​的 30 倍​速度。

PCIe擁有更快的速率,所以幾乎取代了以往所有的內部匯流排(包括AGP和PCI)。現在英特爾和AMD已採用單晶片組技術,取代原有的南橋/北橋(晶片)。

規格匯流排寬度工作時脈資料速率
PCI 2.332位元33/66 MHz133/266 MB/s
PCI-E 1.0 X11位元2.5 GHz500 MB/s(雙工)
PCI-E 1.0 X44位元2.5 GHz2 GB/s(雙工)
PCI-E 1.0 X88位元2.5 GHz4 GB/s(雙工)
PCI-E 1.0 X1616位元2.5 GHz8 GB/s(雙工)

   隨著科技的進步,PCB空間最小化以及儲存裝置可實現更快的速度。SATA3.0理論最高頻寬只有6Gbps,此類SSD實際傳輸速度能達到600MB/S。而PCI- E 3.0 X4總線的帶寬高達 32Gbps,此類SSD實際傳輸速度可以輕鬆突破1000MB/S大關,頂級產品甚至可以達到2000MB/S以上。   

PCIe 在SSD上的應用- M.2 & U.2 Interface

PCIe應用將會越加廣泛,介面也不僅只有標準PCIe connector。而會因應市場變化延伸出主流的M.2 & server與應用為主的U.2 (SFF-8639)。PC 市場mSATA漸漸被 M.2 取代, U.2 (SFF-8639)將相容SATA/SAS/NVMe。基本上U.2與 M.2 相同,最高可以提供 32Gbps 的頻寬。

既然頻寬相同,為何要推出不同的介面?

一般主機板面積有著相當大的限制,無法允許無限加入 M.2 插槽。另一方面,U.2 也無法在輕薄的筆記型電腦上導入,因此 M.2 與 U.2 兩種介面並存是必須要的事情,因為它們針對不同環境做應用。

簡言之,兩者差異如下:

  • M.2 介面:主打輕薄的筆記型電腦/桌上型電腦
  • U.2 (SFF-8639)介面:主打桌上型電腦/Server

M.2

M.2有許多模組類型,主要用於PCIe應用的如下 A/B/E/M key 四種。辨別方式為針腳缺口位置

KeyNotched pinsApplicationInterface
A8-15WIFI/BT、NFCPCIex2
B12-19SSDPCIex2、SATA
E24-31WIFI/BT、NFCPCIex2
M59-66SSDPCIex4、SATA

U.2 (SFF-8639)

U.2 (SFF-8639)可相容SATA/SAS/NVMe(如下圖)

Photo Sources : PC PERSPECTIVE

百佳泰可執行的PIC-SIG compliance 測試項目如下:

測試環境:

Signal Quality :

Receiver Jitter Test

Link/Transaction Protocol Test:

Eye Pattern test Fail

Preset test fail:

PCIe測試領域適用對象:

應用DUT屬性
Standard PCIeSystem、DeviceSystem: motherboard、IPC、serverDevice: Graphic card、storage
M.2 A/E KeySystem、DeviceSystem: LaptopDevice: WIFI module
M.2 B/M KeySystem、DeviceSystem: Laptop、motherboardDevice: M.2 SSD
U.2 (SFF-8639)System、DeviceSystem: serverDevice: U.2 storage

目前PCIe 取證還是需要廠商親自參加PCI-SIG舉辦的workshop,並通過所有的compliance test。

百佳泰可以提供與workshop測試相同的測試環境,讓客戶提早了解以及解決產品PCIe上的問題,使得客戶產品能在短短的三天內的workshop取證過程順利,以節省時間與金錢的成本,若有任何相關疑問,還請與百佳泰聯繫。