PCIe 向光学接口的过渡预示着低延迟操作的突破。作为 PCI 特别兴趣小组 (PCI-SIG) 的主要参与者，Synopsys 深入参与积极帮助开发新标准。外围组件互连 Express (PCIe) 标准的变革之轮正在启动，这对芯片设计过程产生了变革性的影响。
PCI-SIG去年 8 月宣布成立 PCIe 光学工作组，这意味着 PCIe 将超越铜信号传输的实际限制。该组织认为基于光的光学接口是 PCIe 未来不可或缺的一部分。这种转变带来了多种预期优势，包括扩大范围和数据速率以及降低功率要求。
通过光纤向 PCIe 过渡
目标是标准化光纤上 PCIe 的实施，同时保持该领域对广泛的光学技术开放。还有人讨论将卡机电 (CEM) 连接器发展为基于光学的解决方案，作为提供 PCIe 的一种手段。
然而，虽然全面的生态系统变化不会立即发生，但我们可以确定它即将到来并做好相应的准备。考虑到这一点，Synopsys 一直是 PCI-SIG 工作组的积极参与者(也是董事会中唯一的 IP 公司)，并与集成硅光子技术的领导者OpenLight Photonics 合作开发工具，将实现平稳过渡。
最近在圣地亚哥举行的光纤通信会议暨博览会 (OFC) 上，Synopsys 和 OpenLight 带来了两种数据中心节能解决方案。在第一次演示中，Synopsys 展示了基于光学的 PCIe 7.0 和 PCIe 6.0，其中 OpenLight 的光子 IC 分别以每秒 128 和 64 千兆传输 (GT/s) 的速率提供 PCIe。第二个特点是 Synopsys 224G TX 的光学性能优于 OpenLight 的每 Lambda 光子 IC 200G。
PCIe 相对于光学器件的优势和挑战
值得注意的是，这并不是 PCI-SIG 首次涉足这一新领域。近十年前，受低功耗用例需求的推动，起草基于光学的 PCIe 提案的呼声就已出现。然而，当时的开发理由还不够充分(尽管效率的提高确实可以降低数据中心运营商的总拥有成本)。
然而现在，PCIe 和 Compute Express Link (CXL) 共同提供的低延迟承诺足以令人信服，足以保证真正的进步。减少延迟是困扰业界多年的挑战，因为过多的延迟会威胁系统的吞吐量。
PCIe over optics 不仅代表了一种低功耗选项，而且还代表了一种低功耗选择。它还可以提供缓存——一种使用光链路在处理器和加速器之间分配计算资源的连贯方式。鉴于大型语言模型和必要的训练系统的激增、对非结构化数据处理的需求不断增长以及对计算能力的需求相应呈指数级增长，这一突破可能是及时的。
低延迟 PCIe 光学解决方案为数据中心提供的另一个优势是中央处理单元 (CPU) 和图形处理单元 (GPU) 等资源的分解，从而释放对当前高度本地化且通常未开发的内存的访问。
PCIe over optics 对于实现机架单元之间的连接并使它们能够作为集群运行至关重要。PCIe 本身充当控制器——与软件交互的数字逻辑。一项挑战是确保通过光学向 PCIe 的转变不会颠覆软件堆栈控制流程。
更大的挑战在于管理物理层和电光接口的互操作性。这就是 Synopsys 与 OpenLight 一起发挥关键作用的地方，提供可与光子解决方案结合使用的电气 IP 解决方案。一旦制定了通用标准，任何光子芯片供应商都将能够吸收 PCIe。
在超级计算机、超大规模计算机以及数据中心的活动所定义的时代，基于光学的 PCIe 显然代表着信号的未来。它的开发和采用取决于新思科技积极追求的支持性生态系统的启用。一旦成为现实，Synopsys 针对 PCIe、CXL 和以太网的完整 IP 解决方案将随时为您提供，让您的芯片一次成功成为可能。
