การประกาศ PCIe 8.0 จาก PCI-SIG ที่กำหนดเป้าหมายเปิดตัวในปี 2028 พร้อมความเร็วในการส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจาก PCIe 7.0 ได้จุดประกายการอภิปรายที่ไม่คาดคิดในชุมชนเทคโนโลยีเกี่ยวกับการคิดใหม่เรื่องสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์อย่างพื้นฐาน แม้ว่าข้อกำหนดนี้จะสัญญาแบนด์วิดท์ที่น่าประทับใจถึง 1TB/s สำหรับการเชื่อมต่อ x16 แต่การประกาศนี้ได้กระตุ้นให้วิศวกรและผู้ที่สนใจตั้งคำถามว่าการออกแบบเมนบอร์ดแบบดั้งเดิมยังสมเหตุสมผลหรือไม่ในยุคที่ GPU มีความทรงพลังมากขึ้น
การพัฒนาแบนด์วิดท์ PCIe แยกตามรุ่น
| รุ่น PCIe | x1 Lane | x4 Lanes | x8 Lanes | x16 Lanes |
|---|---|---|---|---|
| PCIe 3.0 | 1 GB/s | 4 GB/s | 8 GB/s | 16 GB/s |
| PCIe 4.0 | 2 GB/s | 8 GB/s | 16 GB/s | 32 GB/s |
| PCIe 5.0 (ปัจจุบัน) | 4 GB/s | 16 GB/s | 32 GB/s | 64 GB/s |
| PCIe 6.0 | 8 GB/s | 32 GB/s | 64 GB/s | 128 GB/s |
| PCIe 7.0 | 16 GB/s | 64 GB/s | 128 GB/s | 256 GB/s |
| PCIe 8.0 (2028) | 32 GB/s | 128 GB/s | 256 GB/s | 1 TB/s |
 |
|---|
| การประกาศ PCIe 80 โดย PCI-SIG เน้นย้ำถึงอนาคตของมาตรฐานฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ |
ข้อเสนอการพลิกสถาปัตยกรรม
การอภิปรายในชุมชนมุ่งเน้นไปที่แนวคิดที่กระตุ้นความคิด: จะเป็นอย่างไรหาก GPU กลายเป็นบอร์ดหลัก โดยให้ CPU และหน่วยความจำอยู่ในสล็อตขยายแทน แนวคิดนี้ไม่ใช่เรื่องทฤษฎีทั้งหมด - บางคนชี้ไปที่การออกแบบ Raspberry Pi รุ่นแรกๆ ที่ GPU บูตก่อน หรือระบบ NVIDIA DGX ปัจจุบันที่เบลอเส้นแบ่งระหว่างลำดับชั้นของคอมโพเนนต์แบบดั้งเดิมแล้ว เหตุผลเบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมนี้มาจากความกังวลเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับการจ่ายไฟ ข้อจำกัดทางกายภาพ และการครอบงำที่เพิ่มขึ้นของภาระงาน GPU ในการคำนวณสมัยใหม่
ความน่าสนใจของแนวทางนี้จะชัดเจนขึ้นเมื่อพิจารณาความท้าทายทางกายภาพของระบบระดับไฮเอนด์ปัจจุบัน GPU สมัยใหม่มักต้องการขาค้ำเพื่อป้องกันความเสียหายต่อเมนบอร์ด ใช้พลังงานหลายร้อยวัตต์ผ่านสายไฟ และครอบงำการออกแบบเคส ในขณะเดียวกัน CPU และหน่วยความจำอาจสามารถบูรณาการได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในรูปแบบการ์ดแยกบนแพลตฟอร์มที่เน้น GPU เป็นหลัก
ความท้าทายด้านการใช้พลังงาน
การอภิปรายยังเน้นความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการใช้พลังงานในระบบรุ่นถัดไป ด้วยแผนงานที่แสดง CPU 800W และ GPU 600W+ ในอนาคต โครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้ากำลังกลายเป็นปัจจัยจำกัด ในสหรัฐอเมริกา วงจรในครัวเรือนมาตรฐาน 15 แอมป์ให้พลังงานต่อเนื่องที่ปลอดภัยประมาณ 1,440 วัตต์ ทำให้เหลือพื้นที่น้อยสำหรับระบบสมบูรณ์ที่ใกล้เคียง 1,500W การใช้พลังงานทั้งหมด
ศูนย์ข้อมูลเผชิญความท้าทายที่รุนแรงยิ่งขึ้น โดยแร็ค AI ความหนาแน่นสูงบางแร็คขณะนี้ใช้พลังงานเกือบหนึ่งเมกะวัตต์ สิ่งนี้บังคับให้สิ่งอำนวยความสะดวกต้องคิดใหม่เรื่องระบบจ่ายไฟและระบายความร้อนอย่างสมบูรณ์ ความหนาแน่นของพลังงานต่อหน่วยแร็คเพิ่มขึ้นเร็วกว่าโครงสร้างพื้นฐานสนับสนุนจะปรับตัวได้ ทำให้เกิดคอขวดที่อาจมีอิทธิพลต่อการตัดสินใจออกแบบฮาร์ดแวร์ในอนาคต
ความท้าทายด้านการใช้พลังงาน
- TDP ของ CPU รุ่นใหม่: สูงถึง 800W (โปรเซสเซอร์ระดับเซิร์ฟเวอร์)
- พลังงาน GPU ระดับไฮเอนด์: คาดว่าจะใช้พลังงาน 600W+ ในรุ่นต่อไป
- ขีดจำกัดของบ้านเรือนใน US: การใช้ไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องที่ปลอดภัย ~1,440W (15A @ 120V)
- ผลกระทบต่อ Data Center: แร็คเดียวใช้พลังงานใกล้ 1 เมกะวัตต์
- ข้อได้เปรียบของ European: เต้าเสียบมาตรฐาน 230V @ 16A = ความจุ 3,680W
อุปสรรคการนำไปใช้ทางเทคนิค
แม้จะมีความน่าสนใจในแนวคิด แต่ความท้าทายทางเทคนิคหลายประการทำให้แนวทาง GPU-as-motherboard ซับซ้อน ความสมบูรณ์ของสัญญาณกลายเป็นปัญหามากขึ้นกับการเชื่อมต่อความเร็วสูงผ่านซ็อกเก็ตและแบ็คเพลน อินเทอร์เฟซหน่วยความจำเฉพาะที่ใช้โดย GPU โดยเฉพาะ HBM ที่มี 1,024 เส้นทางข้อมูลต่อชิป จะเป็นไปไม่ได้เกือบจะนำไปใช้ในรูปแบบซ็อกเก็ตเนื่องจากข้อกำหนดการจับคู่อิมพีแดนซ์
นอกจากนี้ เส้นทางการอัปเกรดกลายเป็นเรื่องซับซ้อนมากขึ้น รุ่น GPU โดยทั่วไปก้าวหน้าเร็วกว่าเทคโนโลยี CPU และหน่วยความจำ อาจต้องการการเปลี่ยนระบบทั้งหมดแทนการอัปเกรดคอมโพเนนต์ สิ่งนี้อาจเพิ่มต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญสำหรับผู้ใช้ที่ปัจจุบันได้รับประโยชน์จากการอัปเดตฮาร์ดแวร์แบบค่อยเป็นค่อยไป
สถานะการใช้งาน PCIe ในปัจจุบัน
- ตลาดผู้บริโภค: ส่วนใหญ่ใช้ PCIe 5.0
- ศูนย์ข้อมูล: การใช้งาน PCIe 5.0/6.0 แบบผสม
- NVIDIA Blackwell: รองรับ PCIe 6.0 (การสนับสนุนจากระบบยังจำกัด)
- กำหนดเวลาข้อกำหนด: มาตรฐานมักจะล้ำหน้าการใช้งานอย่างแพร่หลายประมาณ 3 รุ่น
- ประโยชน์สำหรับผู้บริโภค: การเพิ่มประสิทธิภาพจาก PCIe 5.0+ ในแอปพลิเคชันเกมมีน้อยมาก
ความเป็นจริงของการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม
แม้ว่า PCIe 8.0 จะแสดงถึงความก้าวหน้าทางเทคนิคที่น่าประทับใจ แต่ช่องว่างระหว่างข้อกำหนดและการนำไปใช้ในโลกจริงยังคงขยายกว้างขึ้น แอปพลิเคชันผู้บริโภคแสดงประโยชน์น้อยที่สุดจาก PCIe 5.0 แม้แต่ โดยความแตกต่างของประสิทธิภาพเกมวัดในเปอร์เซ็นต์หลักเดียว ผู้รับประโยชน์หลักยังคงเป็นแอปพลิเคชันศูนย์ข้อมูลที่แบนด์วิดท์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการฝึกอบรมและการอนุมาน AI
ไทม์ไลน์ข้อกำหนดยังเผยให้เห็นพลวัตอุตสาหกรรมที่น่าสนใจ - การพัฒนามาตรฐานขณะนี้ทำงานล่วงหน้าสามรุ่นจากการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย แนวทางที่มองไปข้างหน้านี้ให้เป้าหมายที่ชัดเจนแก่ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ แต่ยังเน้นว่าแอปพลิเคชันแบนด์วิดท์สูงเฉพาะทางกำลังขับเคลื่อนการพัฒนาเกินความต้องการผู้บริโภคทั่วไป
การอภิปรายสถาปัตยกรรมที่จุดประกายโดยการประกาศ PCIe 8.0 สะท้อนคำถามที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับทิศทางอนาคตของการคำนวณ เมื่อภาระงาน AI ปรับรูปแบบลำดับความสำคัญของฮาร์ดแวร์และการใช้พลังงานเข้าใกล้ขีดจำกัดโครงสร้างพื้นฐาน การออกแบบคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมอาจต้องการการพิจารณาใหม่อย่างพื้นฐานจริงๆ ไม่ว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่สถาปัตยกรรมที่เน้น GPU หรือแนวทางใหม่ทั้งหมดยังคงต้องติดตาม แต่การสนทนาเองส่งสัญญาณการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญข้างหน้าสำหรับอุตสาหกรรม
อ้างอิง: PCIe 8.0 Announced by the PCI-SIG Will Double Throughput Again