Gen5 vs Gen6 PCIe：AI 是推動 Gen6 採用的主要動力
在過去幾個世代中，PCIe的效能提升主要受以下設備驅動：
- GPU
- NVMe儲存裝置（SSD）
- 高速網路介面卡（NIC）
- 其他高速互連週邊，例如USB-C與Thunderbolt
不過，隨著 Gen5 PCIe 的出現，能從速度提升中受益的設備範圍變得更小。大多數 SSD 因受限於控制器與 NAND 快閃記憶體晶片，並不需要 Gen5 的速度。Gen5 的優勢在於可以使用更少的 PCIe 通道達到相同速度。同樣地，大多數 NIC 與其他週邊設備也能從少數 Gen5 通道中獲得足夠頻寬。
如今，推動 Gen5 以及更高速度世代 的主要力量來自 遊戲 GPU 與 AI 加速器。這兩者通常都使用完整的 16 條 PCIe 通道，因此要再提升效能，就必須進入下一代。自 2023 年下半年起，許多公司積極推動 Gen6 系統 的研發時程。GPU 運算能力的需求幾乎完全由 AI 應用 所帶動，而將匯流排速度再提升一倍，對 AI 產業而言是巨大助益。
速度變化
- Gen5 PCIe的理論最大頻寬為每通道32 GT/s(每秒 320 億次傳輸)，相當於每通道約 4 GB/s 的雙向速率，16 通道(x16)可達 64 GB/s。
- Gen6 PCIe再次將頻寬翻倍至每通道64 GT/s，相當於每通道約 8 GB/s 的雙向速率，x16 通道則達 128 GB/s。
訊號變化
Gen5使用NRZ(Non-Return-to-Zero)訊號，有兩個電壓層代表二進位0和1。Gen6則採用更複雜的PAM4（Pulse Amplitude Modulation 4），有四個電壓位準。雖然兩者的基本頻率同為16 GHz，但PAM4的雜訊容忍度僅為Gen5的三分之一，因此設計公差更嚴格。
前向錯誤修正(FEC, Forward Error Correction)
這是新加入的協定機制，可在不重新傳輸資料的情況下修正小錯誤。不過，FEC會增加一些資料傳輸，略微降低效能。
資料流控制單元(FLIT, Flow Control Unit)
Gen6引入新的資料傳輸結構搭配FEC，以加速傳輸。這需要新的解碼機制，是與 Gen5 的重大差異之一。
電源效率
Gen6新增了節能狀態，可讓部分通道關閉、部分繼續運作，在負載變化時動態調整效能，同時降低功耗。這個新電源狀態稱為L0p。
連接器變化
- Gen6連接器已在市場上推出，支援AIC裝置。
- EDSFF(E1、E3、CXL)等現代連接器也預計會推出Gen6版本。
- SFF-8639(應用於U.2與U.3硬碟)由於屬於舊設計，且對SSD的效益有限，可能不會支援 Gen6。
走線變化
Gen6 的訊號佈線將面臨重大挑戰。雖然FEC可修正小錯誤，但PAM4的導入顯著降低了系統的訊號完整性(SI)裕度，使資料更容易因損耗或串擾而出錯。
- 損耗(Loss)：
Gen6的插入損失預算為32 dB，低於Gen5的 36 dB。雖然差距不大，但會限制電路板走線長度與可用連接器數量。
- 串擾(Crosstalk)：
PAM4增加了訊號干擾導致資料錯誤的可能性，使Gen6對設計品質要求更高，需採用更複雜的降噪設計。
Gen5 vs Gen6 PCIe相容性
如同以往，PCIe保持前後世代相容性。舊裝置可在Gen6插槽中運作，而 Gen6 裝置插入舊插槽時會自動降速。不過，為了維持相容性，Gen6硬體(尤其是SerDes)必須同時支援NRZ與PAM4，並能動態切換，增加了設計複雜度。
Gen6裝置測試
誠芯技術提供一系列Gen6 PCIe的方案，協助客戶進行產品的開發與測試。
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