PCIe 4.0/5.0仍是主流！三家SSD企业抢滩高性能存储市场，新品相继亮相

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）PCIe标准自从2003年推出以来，在持续演进。今年， PCI 特别兴趣小组（PCI-SIG）宣布正式推出 PCIe 7.0 规范，并透露已经启动PCIe 8.0 的预研工作。

与此同时，产业链上企业也在快速布局相关产品。不过目前来看，PCIe 7.0 SSD不会那么快推出。慧荣科技在接受媒体采访时表示，PCIe 6.0的相关解决方案不会那么快落地，PCIe 6.0 SSD要到2030年才能面世。

当前大多数产业链企业将目光放在PCIe 4.0、PCIe 5.0相关产品上。电子发烧友网关注到，英韧科技、大普微、忆芯科技等企业已经推出支持PCIe 4.0、PCIe 5.0标准的相关新品。


PCIe 4.0奠定基础，PCIe 7.0推动智能计算与车载通信革命

PCIe 技术面向高带宽、低延迟 IO 互连场景，PCI-SIG计划是每三年将IO 带宽翻一番。PCIe 7.0 规范于2025 年 3 月正式定稿。根据正式版本 SPEC 规范，PCIe 7.0每个引脚的数据传输速度是PCIe 6.0的两倍，达到128GT/s。在x16配置下，实现了双向传输速度高达512GB/s。




PCIe 7.0采用了优化后的PAM4信号技术，兼容前几代 PCIe 技术，并优化了数据可达性和传输可靠性。

PCIe 7.0的一大亮点是支持基于光纤的技术，这是为了应对随着计算集群规模扩大而面临的挑战。通过光感知重定时器方案，提升 PCIe 的电气性能。进一步解决了传统铜缆传输距离短的问题，使得处理单元能够访问更多分布于不同服务器单元或机架中的内存单元。

目前，已有厂商推出基于PCIe 4.0协议的车载光传输模块，例如智驰领驭。智驰领驭的车载光传输模块结合了高速接口协议和光纤传输技术的优势，具备超高速低延迟、空间优化部署、抗干扰零妥协等特点。

仅是PCIe 4.0协议就让业内人士看到PCIe 技术光纤传输领域的潜力，如今PCIe 7.0协议的推出将进一步释放这一技术路线的性能边界，推动车载高速通信向更高效、更可靠的方向发展。

尽管PCIe 7.0协议已经正式推出，但厂商在产品上的跟进速度相对较为缓慢。目前，仍有不少企业处于推出基于PCIe 4.0、PCIe 5.0协议的产品阶段，并在加快研发支持新一代PCIe协议的产品。

那么，PCIe 4.0、PCIe 5.0协议有哪些技术特点呢？

2003年推出的PCIe 1.0协议的单向带宽为2.5 GTps，每个通道的最大传输速率为250 MB/s；到了2017年，PCIe 4.0协议发布， 引入计时器机制，扩展通信距离，带宽为16 GTps，每个通道带宽提升至2 GB/s，最大路由数量增加至64条，提高了聚合带宽。

PCIe 4.0协议带宽的成倍增长，能够支撑 AI 训练、大数据分析等高负载任务的需求，也更适用于服务器、企业级存储系统以及新兴的车载高速通信模块等领域。PCIe 4.0协议编码方式为128b/130b。在软件层、时钟架构、机械接口方面，兼容前代版本。支持两阶段链路均衡：先以 8 GT/s 建立连接，成功后再提速至 16 GT/s。

PCIe 5.0协议编码方案为128b/130b，传输速率提高到32 GT/s，在x16配置下，实现高达128 GB/s的吞吐量，在数据中心可实现400GE的速度，这使得PCIe 5.0协议相较PCIe 4.0协议，又进一步推动PCIe 技术在AI、机器学习、存储和网络等方向的应用。

业内人士认为，PCIe 4.0、PCIe 5.0的推出为后续几代标准奠定了技术基础，是整个 PCIe 演进路线中承前启后的重要一环。

电子发烧友网关注到，在近半年来，国内SSD主控芯片企业英韧科技，以及SSD企业大普微、忆芯科技都推出了支持PCIe 4.0、PCIe 5.0的产品。


英韧PCIe 4.0 芯片IG5222提高10%的服务器整机带宽

今年3月，英韧科技正式推出了新款量产PCIe 4.0 SSD主控芯片IG5222。IG5222采用了DRAMless设计，最高支持8TB容量，IG5222最高顺序读取分别可以达到 7400MB/s 和6800MB/s，4K Random Read/ Write均超过120万次IOPS。相较以往的产品，动态功耗管理算法IG5222的能效比提升30%。

AI需求带动了 SSD在高性能、高带宽存储、存储海量数据、高密度等方面的需求。在AI方面，IG5222支持NVMe 2.0，优化了HMB的性能，增加了DOE（数据对象交换）功能，因此在针对一些数据中心及AI的计算中，在加密数据的大块传输的应用场景下有着巨大的优势。

据了解，英韧科技凭借其高性能的PCIe 4.0企业级存储解决方案，成功将其产品应用于浪潮元脑R1推理服务器。英韧科技的产品展现出卓越的读写性能和单盘存储能力，有效助力服务器整机带宽提升10%以上。

IG5222还采用英韧科技的第三代4K LDPC ECC 技术，改善了数据持久保存的能力。IG5222面向消费级领域，可以适配多款主流TLC/QLC NAND闪存颗粒，还具备更低的功耗和更小的芯片面积。

据了解，英韧科技已经完成对PCIe 5.0芯片的布局，目前正在向着高端企业级SSD方向发展。


大普微推出122TB超大容量QLC SSD，支持PCIe 5.0 的NVMe SSD

今年1月，大普微支持PCIe 4.0的接口的J5060 QLC SSD首次公开，具备122TB超大容量。相较上一代 J5000 61TB 版本，容量实现翻倍。随后，在今年2月，大普微还发布了基于DP800 主控芯片的R6101C 企业级 NVMe SSD，支持PCIe 5.0 接口。此外，大普微的创新产品还有PCIe5.0 SLC SSD Xlenstor5 系列。

DP800主控芯片是大普微研发的企业级Gen5国产主控芯片，内置的硬件压缩模块 DPZip，全面布局大普微自研产品线嵘神系列。其R6101C的在 2:1 和 4:1 压缩比下，R6101C 的顺序写速率达13GB/s，随机写（4KB）IOPS 达1300K，相比无压缩时提升了近 5 倍。

J5060 采用了 16K 粒度映射以及双层板硬件设计，由此进一步减少 DRAM 需求，突破容量瓶颈。性能方面，J5060 延续J5系列固件架构，顺序读取速度为7.3GB/s，顺序写入速度为3GB/s，4KB 随机读取速度高达1700KOPS。16KB 随机写入速度为 45KIOPS，4K随机读取时延低至 100us。

J5060是一款企业级SSD。大普微的数据指出，对比用24TB HDD 部署数据中心，采用 J5060 122TB 可减少高达5倍的存储占用空间。

大普微以AI工作流中常见的随机读及顺序写负载为例，其公开的数据指出，J5060 122TB 的随机读性能是 HDD 的上万倍，顺序写性能是十倍以上。同时，在小于 25W的功耗下，J5060 122TB 实现了 45K IOPS 的读取效率，能效比为 HDD 的 23倍。

在存储能效方面，每瓦可存储的数据量相比常规容量更高。J5060 122TB 可以在13W功耗下实现7300MB/s的读取效率。其最大功耗可以保持在25W以下。


忆芯科技RISC-V架构5.0主控芯片

忆芯科技推出了基于RISC-V架构的PCIe 5.0企业级SSD主控芯片——STAR1500。官方介绍，STAR1500采用先进的8nm工艺，在支持PCIe Gen5和NVMe 2.0协议，闪存端兼容ONFI 5.1与SCA功能，顺序读写速度分别达14.4GB/s和13.6GB/s；架构上，通过将主机与闪存接口协议处理流程进行重构，显著降低延迟、提升稳定性，在AI云计算和数据中心等复杂场景中实现高效的大文件与小文件操作能力。

PCIe 5.0企业级SSD主控芯片STAR1500（图源忆芯科技）

RISC-V多核设计是STAR1500性能提升的核心，通过各核心分工协作实现任务并行，显著提升系统吞吐量；RISC-V架构的可定制性进一步优化性能空间，使芯片在算力密度与能效比上达到优异平衡。

忆芯科技的新一代PCIe Gen5企业级/数据中心级SSD STAR1500E，搭载了主控芯片STAR1500，顺序读取速度高达14GB/s，随机读取高达3500K IOPS。 除了极速传输、高IOPS，STAR1500E还具备、低延迟与出色能效比的特点，特别适用于AI数据中心和企业级关键应用，能够轻松应对云端AI对实时数据吞吐的严苛需求。

除了PCIe 5.0 SSD主控芯片——STAR1500，忆芯科技还推出了支持PCIe 4.0的主控芯片STAR2000，已经搭载在PCIe Gen4高性能企业级SSD STAR2000E上，STAR2000内置忆芯第4代LDPC纠错引擎，支持PCIe 4.0 x4与双端PCIe 4.0 x2接口，同样适用于数据中心、云计算平台与企业级高性能存储系统。


小结：

当前，随着PCIe标准的不断演进，尽管PCIe 7.0规范已于今年正式推出，但市场上多数企业仍在集中精力开发和推广基于PCIe 4.0与PCIe 5.0协议的产品。PCIe 4.0和PCIe 5.0产品的跟进，将不断满足AI训练、大数据分析以及车载高速通信等高负载任务需求方面。