Evolución de los estándares PCIe PCIe 3.0 sigue siendo la opción principal en el mercado de consumo, mientras que 5.0 gana impulso

Estándares SSD PCIe

Introducción:

El rendimiento central del bus PCIe radica en su tasa de transferencia y ancho de banda. Para satisfacer las crecientes demandas de ancho de banda de E/S, el estándar de bus PCIe ha pasado por cinco generaciones de actualizaciones. Siguiendo el ritmo de los avances en la tecnología de transferencia de datos, PCIe ha evolucionado a un ritmo de aproximadamente una generación cada tres años. En este artículo, exploraremos la progresión histórica del estándar PCIe y analizaremos el dominio de PCIe 3.0 en el mercado de consumo, así como la adopción acelerada de PCIe 5.0.

Evolución de los estándares PCIe:

1. PCIe 1.0: Presentado en 2003 por PCI-SIG, PCIe 1.0 operaba a una frecuencia de canal de 2,5 GHz, proporcionando una velocidad de transferencia de datos de 250 MB/s.

2. PCIe 2.0: Lanzado en enero de 2007, PCIe 2.0 duplicó la frecuencia del canal a 5 GHz en comparación con su predecesor, lo que resultó en una capacidad de transferencia duplicada de 500 MB/s.

3. PCIe 3.0: la especificación para PCIe 3.0 se publicó en 2010. Sin embargo, debido a las limitaciones tecnológicas de la época, la mejora de la eficiencia de la tercera generación fue solo de alrededor del 60 %.

4. PCIe 4.0: después de una brecha de siete años desde la tercera generación, se lanzó oficialmente la especificación PCIe 4.0, que cuenta con una tasa de transferencia de datos de 2 GB/s.

5. PCIe 5.0: debido al retraso en el lanzamiento de la especificación de cuarta generación, PCIe 5.0 se introdujo solo dos años después. En enero de 2022, también se presentó oficialmente la especificación de sexta generación.

La competencia de múltiples generaciones de PCIe:

PCIe 3.0 actualmente tiene la participación de mercado mayoritaria como la opción dominante, y se estima que las SSD PCIe 3.0 representarán el 81% del mercado en 2021, según Forward Insights. A corto plazo, la mayoría de los usuarios del mercado de consumo no requieren operaciones frecuentes de lectura/escritura de archivos grandes. Por lo tanto, el PCIe 3.0 rentable y maduro seguirá dominando las PC y los periféricos de propósito general. Sin embargo, Forward Insights predice que PCIe 4.0 representará el 19 % de todos los SSD PCIe en los centros de datos en 2021 y aumentará al 77 % para 2025. Durante el mismo período, se espera que la participación de mercado de los SSD PCIe 3.0 disminuya al 11 % en 2025. PCIe 5.0 acaba de ingresar al sector de los centros de datos, centrándose en el mercado de servidores empresariales para cumplir con los requisitos de alto rendimiento de los dispositivos de alto rendimiento, particularmente en la computación en la nube y la computación perimetral. Los expertos de la industria predicen que PCIe 5.0 captará entre el 70 y el 80 % de la cuota de mercado para 2023.

PCIe 3.0: la opción principal en el mercado de consumo

PCIe 3.0, lanzado en 2010, tuvo el ciclo de vida más largo de toda la serie, con siete años. Desde su introducción, PCIe 3.0 ha ido ganando popularidad en PC y servidores y se ha convertido en el protocolo de interfaz más maduro del mercado. Si bien los estándares de bus más altos brindan saltos de rendimiento, implican mayores costos, desafíos de compatibilidad y la necesidad de hardware actualizado. Como resultado, PCIe 3.0 sigue siendo la opción principal para la mayoría de los consumidores debido a su rendimiento satisfactorio para las necesidades informáticas generales.

PCIe 4.0: transición de los centros de datos al mercado de consumo

PCIe 4.0, lanzado en 2017, inicialmente encontró su lugar en centros de datos y entornos empresariales debido a sus capacidades mejoradas de velocidad y ancho de banda. Sin embargo, con la creciente adopción de la compatibilidad con PCIe 4.0 por parte de los principales fabricantes de hardware como Intel y AMD, ha comenzado a abrirse camino en el mercado de consumo. PCIe 4.0 ofrece el doble de ancho de banda que su predecesor, lo que permite velocidades de transferencia de datos más rápidas y un rendimiento mejorado para aplicaciones de alto nivel como juegos, creación de contenido y tareas de uso intensivo de datos. A medida que haya más componentes compatibles con PCIe 4.0 disponibles, los consumidores tendrán más opciones para aprovechar sus capacidades y aprovechar su mayor velocidad.

PCIe 5.0: Satisfacer las demandas de la informática de alto rendimiento

Lanzado en 2019, PCIe 5.0 representa el último avance en el estándar PCIe. Con una velocidad de transferencia de datos de 4 GB/s, PCIe 5.0 proporciona el doble de ancho de banda que PCIe 4.0. El enfoque principal de PCIe 5.0 es satisfacer las demandas de la computación de alto rendimiento, particularmente en centros de datos, computación en la nube y entornos de computación perimetral. Su mayor rendimiento respalda la creciente necesidad de un procesamiento de datos más rápido, lo que permite una comunicación más eficiente y rápida entre los componentes. Si bien PCIe 5.0 aún no se ha adoptado ampliamente en el mercado de consumo, se espera que gane impulso en los próximos años a medida que más fabricantes de hardware incorporen la compatibilidad con PCIe 5.0 en sus productos.

PCIe 6.0: Avances para lograr sus capacidades de transferencia de datos de alta velocidad.

Un cambio significativo es el paso de la señalización sin retorno a cero (NRZ) utilizada en versiones anteriores de PCIe a la modulación de amplitud de pulso con codificación de 4 niveles (PAM-4). La codificación PAM-4 permite velocidades de datos más altas al transmitir cuatro niveles de voltaje diferentes por símbolo, duplicando efectivamente la capacidad de datos por unidad de tiempo en comparación con NRZ.

Además, PCIe 6.0 incorpora la corrección de errores de reenvío (FEC) para mejorar la integridad de la señal y reducir los errores durante la transmisión. FEC agrega información redundante al flujo de datos, lo que permite que el receptor detecte y corrija errores de transmisión, lo que lleva a transferencias de datos más confiables.

Se espera que la adopción de PCIe 6.0 sea gradual, comenzando principalmente con centros de datos, entornos de computación en la nube y otras aplicaciones informáticas de alto rendimiento. A medida que la tecnología madure y se vuelva más rentable, eventualmente llegará a los dispositivos de nivel de consumidor, proporcionando una transferencia de datos aún más rápida y eficiente para tareas exigentes.

La tendencia general del mercado es que el producto de consumo de KingSpec, XG7000 Pro, se vende excepcionalmente bien, mientras que Yansen Industrial SSD sigue de cerca los avances tecnológicos. En el cuarto trimestre de 2022, Yansen presentó una solución PCIe 4.0 y se espera que desarrolle una solución PCIe 5.0 de grado industrial en el segundo trimestre de 2023 para satisfacer las demandas del mercado. Simultáneamente, el desarrollo de una solución PCIe 6.0 también está incluido en los planes a largo plazo de la empresa.