AMD 于CES 展期宣布桌面Ryzen 3000 系列处理器将具备PCIe 4.0支持性,搭配使用的芯片组X570也会支持该技术,甚至前代300 系列与400 系列芯片组主板也有望支持,但从现今主板布满USB 3.1 redriver/repeater 来看,事情并没有想象中简单。
AMD 处理器微架构进入Zen2 微架构和7nm 制程之后,已知的设计微调和性能预览,多数均可和Intel 已推出产品相互匹敌,耗电量也会更好,今年CES 所发布的桌面Ryzen 3000 系列处理器虽然并没有公布太多的信息,却也利用实机展示与Core i9-9900K 性能相当,并同时宣布为PC 市场首款支持PCIe 4.0 的产品。
按照PCIe 规范演进的常态,新时代传输速度通常为前一时代的2 倍,PCIe 4.0 编码格式128b/130b 与PCIe 3.0 相同,传输速率翻倍为16GT/s,提供2倍于PCIe 3.0 的传输带宽。只是带宽翻倍的同时,对于传输信道的要求也随之提升,转换过程可能不如PCIe 2.0 至PCIe 3.0 顺利(PCIe 规范公布年分:PCIe 1.0 2003 年、PCIe 2.0 2007 年、PCIe 3.0 2010 年、 PCIe 4.0 2017 年、PCIe 5.0 预计2019 年) 。
PCIe 4.0 实体层界面针脚定义可以回朔支持先前版本,因此PCIe 4.0 更高的传输带宽主要借由提升频率完成,而非另辟信道,但较高的频率更容易在传输信道其中衰减。以目前消费型主板常用的 FR4 玻璃纤维环氧树脂铜箔基板而言,因介电常数较高,PCIe 4.0 信号仅能传输数英寸的距离,更谈不上还要经过 PCIe 插槽的信号衰减。因此可能只有部分已发售主板,拥有较短的线路路径与良好的电路设计,可以通过 UEFI 更新的方式,开放距离 AM4 插槽最近的 PCIe 插槽支持 PCIe 4.0。
主板厂商大多会替USB 3.1 Gen2 链接端口加装redriver/repeater,足以说明高频传输在主板的衰减情形。
若以未来设计而言,主板设计制造商可能会另外采用介电常数更低的材质制作电路板,如Panasonic 研发推出的Megtron 系列,但随之而来的负面效应就是更高的成本。此外为了将处理器PCIe x16 信道分拆引跳转至不同的PCIe 插槽,所使用的quick switch 也要支持PCIe 4.0,距离较远的PCIe 插槽更有可能需要另外安装retimer 芯片,均为增加成本的步骤。
链接电路板不同层电路的via 贯孔,形状、大小都会影响高频信号完整性,通孔甚至需要额外的back-drilling 步骤,把多余过长的stub 钻除,或是直接改用盲孔或埋孔。
AMD Ryzen 系列处理器为SoC 架构,我们所说的X370、X470 芯片组等,其实并非芯片组角色,却是扮演SATA 控制器、USB 控制器、PCIe 信道交换机等功能,借由1 组PCIe 3.0 x4 信道和Ryzen 处理器相互链接。这次 AMD 未说明清楚的部分。也包含X570 的PCIe 4.0 信道配置与数量,不过就算只有与处理器的链接信道用上PCIe 4.0,笔者也认为值得玩家注意,因为无论是AMD 所使用的PCIe 3.0 x4 或是Intel 的DMI/OPI 3.0 ,均无法满足2 个PCIe 3.0 x4 NVMe SSD 同时访问。
升级PCIe 4.0 之后,最大受益者可能不是显卡,而是如NBASE-T、10Gbps 有线网卡、802.11ax/Wi-Fi 6 无线网卡,以及NVMe SSD 等,不需要占去更多PCIe 信道,即可应对高带宽接口的需求。譬如 Phison 已在 CES 展期期间推出 PS5016-E16 SSD 控制器,借由 PCIe 4.0 x4 信道,已于样品测出超过 4000MB/s 读写能力,这成绩以往只能通过 PCIe 3.0 x8 接口完成。