À mesure que les taux de transfert du protocole PCIe augmentent, les fils de cuivre ne vont plus suffire pour les longues distances. La solution trouvée par le PCI-SIG : le recours à des interconnexions optiques.
Le PCI-SIG a annoncé la formation d’un groupe de travail appelé PCIe Optical Workgroup. Celui-ci va plancher sur la mise en œuvre du PCIe sur des interfaces optiques afin de contourner les limites actuelles.
Lancée au début des années 2000, la norme PCI-Express a été développée autour de la spécification CEM (PCIe Card Electromechanical), laquelle est toujours utilisée de nos jours. Seulement en deux décennies, la bande passante a fortement augmenté (par plus de 30 entre le PCIe 1.0 et le PCIe 6.0, norme finalisée début 2022), mais aussi la fréquence du signal. Autant dire que les limites physiques des cartes électroniques arrivent, notamment en matière de résistance aux perturbations.
Afin de supporter cette hausse des fréquences, le PCI-SIG a jusqu’ici essentiellement misé sur des moyens de signalisation alternatifs, tels que PAM-4 (PCIe 6.0), ou à l’utilisation de re-synchroniseurs. Ces dernières années, l’organisme a également normalisé le câblage PCIe sur cuivre. Ainsi, en guise d’alternative au PCIe CEM, la norme de câblage PCIe 5.0/6.0 offre la possibilité d’utiliser de larges câbles en cuivre (des câbles en cuivre relativement épais présentent moins de pertes de signal que ceux des circuits imprimés) ; ce, à l’intérieur d’un même système, ou entre plusieurs systèmes .
Seulement le problème de la signalisation à haute fréquence va s’aggraver avec la norme PCIe 7.0, prévue en 2025, et qui attendra presque 32 GHz. Quant aux re-synchroniseurs servant à empêcher la dégradation du signal sur de grandes distances dans les serveurs IA et HPC (High Performance Computing), ils alourdissent la facture énergétique des systèmes et induisent de la latence.
Pour répondre à ces défis avant le déploiement du PCIe 7.0, l’organisme mise donc sur des interconnexions optiques. Vous l’imaginez, cela ne concerne pas nos PC domestiques, mais plutôt les centres de données et les domaines du HPC de l’intelligence artificielle. Pour résumer grossièrement, l’idée est de déporter les interconnections PCIe vers des câbles (cuivre puis optique) plutôt que de passer par le PCB.
Une avancée majeure pour le PCIe
Nathan Brookwood, chercheur à Insight 64, explique :
« Les connexions optiques constitueront une avancée importante pour l’architecture PCIe, car elles permettront d’améliorer les performances, de réduire la consommation d’énergie, d’étendre la portée et de réduire le temps de latence. De nombreux marchés et applications exigeants en matière de données, tels que l’informatique en nuage et l’informatique quantique, les centres de données à grande échelle et l’informatique à haute performance, bénéficieront de l’architecture PCIe exploitant les connexions optiques ».
Le PCI SIG n’a pas précisé à partir de quelle version l’interface PCIe exploiterait des connexions optiques, mais tout porte à croire que le PCIe 7.0 est en ligne de mire. Le groupe de travail historique poursuivra ses recherches sur de nouvelles versions du PCIe, tandis que le groupe de travail nouvellement formé se concentrera sur la compatibilité entre le PCIe et les technologies optiques, toujours avec la vocation de proposer des solutions agnostiques, et en développant potentiellement des facteurs de forme spécifiques à terme.
Al Yanes, président de PCI-SIG, résume :
« Nous avons constaté un fort intérêt de la part de l’industrie pour élargir la portée de la norme technologique PCIe établie, multigénérationnelle et économe en énergie, en permettant des connexions optiques entre les applications. Le PCI-SIG accueille favorablement les contributions de l’industrie et invite tous les membres de PCI-SIG à rejoindre le groupe de travail optique, à partager leur expertise et à aider à définir les objectifs et les exigences spécifiques du groupe de travail ».
Source : PCI-SIG
