任何为 PC 购买或研究购买新 SSD 的人都了解其局限性:它们通常受到连接 PC 其余部分的 PCI Express 总线的限制,并且会产生大量热量。 PCI Express 的架构师正在考虑一种解决方案:用光互连取代 PCIe 的电气互连。
PCI 特别兴趣小组 (PCI-SIG) 正在组建一个工作组来开发标准化光学互连,以取代 PC 中的电气总线。用光子代替电子可以通过降低电阻来节省电力和热量,并提高电脑本身的整体性能。
PCI Express 可能是 PC 中最重要的总线技术,连接其最重要的组件:处理器、外部 GPU 和 SSD。 PCI Express 规范的任何变化都会极大地提高 PC 的性能。然而,从电力到光的转变将是革命性的。
然而,无论是作为规范还是作为实际产品,不要指望光学 PCIe 很快就会出现。一方面,PCI Express 7 规范目前计划于 2025 年发布,每秒提供高达 128 GB 的传输速度。但正如我们在最佳内部 SSD 综述中所感叹的那样,最先进的是 PCI Express 4 SSD——顺便说一句,这是一个标准,于 2017 年最终确定。
目前还不清楚 SIG 将采用什么技术。 SIG 在声明中简要描述了其目标:“这个新的光学工作组将致力于使 PCIe 架构更加光学友好”。传统上,SIG 的作用只是发布标准,确保互连性并允许制造商采用通用标准。
为什么 PCI Express 要使用光?使用光学传输数据的研究已经有十多年了。例如,英特尔首先谈论了一种名为 Light Peak 的技术作为 USB 的光学替代品,但后来放弃了这一具体目标。但到 2010 年,英特尔开始展示 PC 内部的光学互连,速度可达每秒 50Gbits。该技术被称为硅光子学,可以构成光学 PCIe 互连的基础。
为什么用光而不是电子?正如一篇论文所总结的那样,摩尔定律即将终结的想法催生了新的方法。摩尔定律——假设芯片上的晶体管密度每 12 到 18 个月就会增加一倍,英特尔首席执行官帕特·基辛格 (Pat Gelsinger) 发誓要继续甚至超越这一定律——迫使芯片设计人员不得不考虑使用多核芯片。但连接所有这些内核需要复杂的互连,而这种互连方案实际上会消耗芯片 80% 以上的功率。这证明了认真研究用光学替代该电气互连的合理性。
PCI-SIG 的工作很可能首先有利于服务器和云计算,它们可以承担早期硬件的高成本。但如果 PCI SIG 的工作取得成果,有一天我们的 PC 可能会在其内部聚集光子和电子。