지난 10년 동안 컴퓨팅 애플리케이션에 필요한 대역폭과 데이터 전송 속도는 매년 증가했습니다.대역폭 수요는 대략 3년마다 두 배로 증가합니다.이는 주로 통신 서비스, 클라우드 컴퓨팅 서비스 및 정보 기술 제공업체, 특히 은행 분야에서 45%까지의 연평균 성장률에 의해 주도됩니다.증권또한, 대규모 언어 모델 (LLM) 에 기반한 인공 지능 (AI) 회사도 사업을 계속 확장하고 있습니다.인공지능 지원 탐지 및 자율주행 차량을 포함한, 또한 더 높은 대역폭과 더 빠른 데이터 속도에 대한 필요성을 촉진합니다.
이러한 애플리케이션을 위한 초고속 데이터를 제공하는 인프라에는 유선 및 무선 네트워크가 포함됩니다.게임용 하드웨어, 중앙 처리 장치와 주변 장치 사이의 연결은 또한 지속적으로 증가하는 데이터 전송 속도를 지원해야합니다.
PCIe 의 힘
네트워크 장치 또는 중앙 처리 장치에 연결 된 구성 요소는 주변 구성 요소 상호 연결 (PCI) 기술로 빠르고 정확하게 데이터를 전송하는 단순화된 방법을 필요로합니다..서버 및 데이터 센터, 자동차 및 산업, 워크스테이션 및 휴대용 장치,PCI Express (PCIe) 포인트-투-포인트 시리즈 아키텍처를 채택하여 빠르고 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 달성합니다..
PCI-SIG, 그것은 주변 구성 요소 학제 간 그룹의 약자입니다,PCIe 기술에 대한 개방형 산업 표준 개발 및 관리에 책임이 있는 약 900개의 회원 회사들의 동맹 (그림 1).
PCIe 사양 데이터 속도 (Gb/s)
(코딩) 단방향 x16
채널 대역폭 * 연간
1.0 2.5 (8b/10b) 32Gb/s 2003
2.0 5.0 (8b/10b) 64Gb/s 2007
3.0 8.0 (128b/130b) 126 Gb/s 2010
4.0 16.0 (128b/130b) 252Gb/s 2017
5.0 32.0 (128b/130b) 504 Gb/s 2019
6.0 64.0 (PAM-4, 플리트) 1024 Gb/s
(~ 1 Tb/s) 2021
*- 코딩 오버헤드를 빼면 대역폭
그림 1: 2003 년 이후 PCI-SIG의 PCI 연결 구성 요소 사양은 데이터 전송 속도의 지속적인 성장을 지원하고 있습니다. (사진 소스: PCI-SIG)
이 조직은 2003년 PCIe 1.0 표준을 발표했으며, 초당 2.5 기가 비트 (GT/s) 전송을 지원하며 당시 3G 무선 표준의 요구 사항을 충족시켰다.후속 업데이트는 후속 호환성을 보장하면서 I/O 처리량의 연간 증가에 대한 길을 열었습니다.예를 들어, PCIe 5.0 사양을 충족하는 장치는 채널 당 32.0 GT/s의 속도를 달성 할 수 있으며 스트리밍 미디어 및 엣지 컴퓨팅에 필요한 5G 네트워크와 호환됩니다.
이러한 더 높은 처리량은 인공지능 및 엣지 처리, 산업 자동화, 테스트 장비 및 게임에서 필요한 낮은 지연 시간을 지원합니다.PCIe 기술의 포인트-투-포인트 아키텍처는 또한 높은 에너지 효율성을 지원합니다.이는 첨단 컴퓨팅 애플리케이션의 핵심 고려 사항입니다.
HPC 부품의 냉각 유지
최신 PCIe 기술이 제공하는 향상된 데이터 속도와 에너지 효율성에도 불구하고, 실시간 금융 사기 탐지와 같은 고성능 컴퓨팅 (HPC) 응용 프로그램은인공지능 큰 언어 모델링 시스템, 그리고 컴퓨팅 유체역학 (CFD) 은 여전히 여러 개의 병렬 프로세서를 필요로 합니다. 이 수요를 충족시키는 동시에 열 분산과 공간 제약을 관리하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.특히 부품과 프로세서를 연결하는 데이터 케이블과 공기 흐름 채널 사이의 공간 경쟁이 있을 때.
이 경우, 고성능 컴퓨팅 장치의 설계자는 3M의 8KDx 시리즈 (그림 2) 와 같은 평평하고 접을 수 있는 PCIe 확장 케이블 구성 요소를 사용하도록 전환합니다.
3M 8KDx 시리즈 PCIe 5.0 확장 케이블 부품 이미지
그림 2: 3M의 8KDx 시리즈 PCIe 5.0 연장 케이블 조립체는 스스로 접을 수있는 평면 유연 케이블 조립체입니다. (사진 소스: 3M)
8KDx 시리즈는 PCIe 5.0 표준에 따라 설계되었으며 초기 PCIe 표준에 따라 설계된 시스템과 후퇴 호환이 가능합니다. x8 및 x16 두 가지 모델로 제공됩니다.각각 8개의 와이어와 16개의 와이어점퍼 설치 및 표면 장착 (SMT) 단말기의 옵션을 제공합니다.
30 AWG 은장 철은 0.74mm의 전체 두께의 연속적인 보호 층 안에 정확하게 배치됩니다.전통적인 와이어의 전도기 쌍은 나선 보호층으로 길쭉하게 싸여 있습니다, 8KDx 시리즈 연장 가이드는 그것과 비교하면 더 얇고 부드럽습니다.보다 유연한 설계는 여러 PCIe 연장 케이블이 중요한 공기 흐름을 차단하지 않고 함께 묶여 접을 수 있습니다. (그림 3).
연속 스파킹과 정밀한 배치와 30 AWG 와이어의 그림
그림 3: 30 개의 AWG 케이블의 연속적인 쌓이고 정확한 배치로 8KDx 시리즈는 공기 흐름을 방해하지 않고 구성 요소를 연결 할 수 있습니다. (사진 소스: 3M)
동시 고속 시험 장비
고성능 컴퓨팅 애플리케이션은 대용량 데이터 세트를 처리하기 위해 병렬 처리에 의존하며, 고속 테스트 장비는 프로세서와 같은 다른 주변 장치에 연결되어야합니다.신호 발생기, 그래픽 카드 및 오실로스코프. 이 시스템은 테스트 데이터의 유효성을 보장하기 위해 동기 신호와 낮은 지연 시간을 필요로합니다.
PCIe 30、 4.0 및 5.0 표준은 단일 시계 또는 여러 시계와 신호 동기화를 지원합니다. 이러한 표준에 따라 제조된 기술, 예를 들어 8KDx 시리즈,128b/130b 코딩에 의존합니다.이 암호화 프로토콜에서, 데이터 패킷은 128 비트의 정보를 포함하고, 패킷의 시작과 끝을 표시하는 2 비트로 경계됩니다.시작 및 끝 비트 시계 동기화 및 오류 검출에 사용됩니다, 따라서 데이터 패킷의 나머지 비트들을 데이터 전송에 사용한다.
8KDx 시리즈 PCIe 연장 케이블은 데이터 속도와 무결성을 더욱 보장하기 위해 87 ± 5 Ω의 임피던스를 가진 전선을 사용합니다.PCIe 3에 따라 구축된 시스템의 85 Ω 임피던스 기준에 연결되면.0, 4.0, 및 5.0 표준, 이러한 전도자는 최대 범위에서 임피던스 불일치 및 신호 반사를 최소화 할 수 있습니다.
또한 테스트 엔지니어들은 8KDx 시리즈 구성 요소의 유연성과 공간 절감 디자인을 자신있게 활용할 수 있습니다. 테스트는 펼쳐진 케이블에 비해케이블이 스스로 접으면 신호 무결성이 감소하지 않습니다 (그림 4).