新的I / O驱动

接口标准是在眼泪和新市场正在推动在几个方向同时标准。结果可能是更多的创新和一些更新的地区似乎。

传统上,这是一个沉睡的、可预测的一部分行业标准组织生产更新它们的接口在一个合理的利率。获取数据的芯片用于被认为是一个平凡的必要性,这就是为什么大多数企业愿意将这个任务交给了知识产权行业。

下面的图1展示了一些接口的速度发展。这并不包括许多最新的标准或者新兴标准。也不说明的一些标准转化为不同的应用程序。

图1:引入新标准。来源:节奏

接口标准的互操作性。“标准化芯片接口半导体行业中获益,因为它允许单个芯片公司开发的设备互操作与其他芯片PCB,”说,首席执行官Mobiveil。“这些标准开始作为共享并行体系结构但很快就转向了高速串行点对点技术在过去的15年左右。”

标准通常为理由。“并不总是有密切相关性时是什么驱动的一个标准或部署时,“警告戴夫•恩斯产品线经理导师,西门子业务。“我们听到DDR4,但花了几年前有很大的关注。我们还有人用DDR2。总有一个连锁反应在部署。”

这在很大程度上是由末端市场的成熟。“在过去,个人电脑业务开这么多卷,每个人都想生活在成本信封,“说,首席技术官超音速。“每一代每两年左右,但它是一种可预测的方式驱动。随着智能手机的兴起的一些改变。他们离开标准DRAM路线图和我们看到的引入LP后发展出。”

智能手机成为领袖。“今天,智能手机正在接近饱和,甚至可能下降一点,”指出Navraj Nandra,高级营销主任DesignWare模拟和混合信号的IPSynopsys对此。“将继续衍生品,但一般市场已经饱和。”

手机时代的成熟是有一些令人惊讶的对该行业的影响。而不是单一的一套需求推动技术前进,有拓展的技术领导人,每一个以不同的方式创建的压力。进步所寻求的一个应用领域是相互渗透到其他领域。结果是更快的通信标准的发展。

新司机
末端市场驱动的要求标准。“今天,业内术语包括大数据分析,机器学习、汽车和物联网”,Nandra说。“他们都需要芯片支持这些市场。我们看到芯片开发的前沿技术,机器学习和大量多核设备需要缓存的内存和I / O的水平。这些末端市场驱动需要更快的互连或低功率互连或更具挑战性——速度较低的互联能力。”

这是在数据中心中特别明显。“如果你看看10 g空间,它有一个非常长的时期来看,“圣人丘格说,高级产品营销集团董事的IP组节奏。“这是主要的标准从2000年到2010年。然后在2010年,我们看到100 g的导数引入10 g,人们使用10 x 10。当40 g成为可能,迅速发生的转变。我们去了4 x 25 2014年。今天我们谈论的是单行道100 g为2018。它不会是主流的一段时间,但我们可以看到试点项目。所以,在四年我们取得了三个过渡。”

芯片内部结构正在发生变化。“我们看到内存为中心的架构而不是CPU为中心的体系结构中,“指出Anush莫汉达斯·,营销副总裁和业务发展NetSpeed系统。“这是一个memory-centric视图与多个计算引擎试图访问内存。我的珍贵的资源是内存。他们从那里希望能力或吞吐量。人们已经从DDR5 LPDDR6或GDDR6甚至HBM,你可以得到一个1 tb / s的带宽。”

但不仅仅是大型系统驱动的标准。“来自边缘的信息量计算设备越来越重要,“丘格补充道。“这些传感器在汽车或在一个监控摄像头,甚至在工业物联网。你想要高清图片,更好的灵敏度,当大量的数据被收集你需要可以处理这些数据的I / O饲料。”

汽车是添加新的需求。“汽车都有自己的一组新老标准,“Wingard说。“汽车以太网看起来将是一个巨大的交易。有很多的经济原因,他们希望能够利用以太网基础设施开发在过去的几年中,但是他们需要更多的可靠性功能安全的原因。”

MIPI联盟是一种相对较新的组织,建立一个汽车工作小组。“他们更明显识别新市场,我看到更多的汽车集中,组织内,“Nandra说。“他们正在看很长的电缆的影响。我还听到谈话PCI express组对功能安全方面要求和变更需要在事务层控制器”。

PCI express也看到一个文艺复兴时期。“这是部分原因是CCIX, OpenCAPI贞,“指出莫汉达斯·。“人们试图连接芯片实现新的性能目标。这是今天的数据中心和超大型的感觉,在过去,它将被作为PCIe连接。这提供了内存接口的一致性上。”

其他部分也驾驶这个标准。“虽然网络芯片已经驾驶数据速率增加,固态驱动器解决方案基于PCI Express和NVMe也要求更高的数据速率,“Thummarukudy补充道。

异花授粉和收敛性
这让事情完整的循环。“人们与他们的消费设备失去耐心,“丘格说。“五年前你SATA驱动器,但是现在你有闪光或SSD。许多新设备非易失性内存(NVM)驱动器,他们更有效,更快,他们可以储存足够的数据是可靠的。他们需要更快的I / O连接这些驱动器的完整的好处。”

在以太网的世界里,许多变化带来的汽车可能会回数据中心,在额外的正常运行时间将受到欢迎。但这并不是唯一的变化我们可以期待与以太网。“由于USB现在可以运行在10 g,它可以匹配以太网,“丘格说。“有一种渴望桥这些和收敛。会有一个共同的数据平面与多个接口利用共同的数据通路。我们看到一个统一的标准,以同样的速度运作。”

这种融合发生在多个领域。“消费市场受到形式因素,因此他们想要更小的设备和更小的芯片,“Nandra说。“这意味着更少的别针是可用的,你必须让他们小或使针多功能扩展,多协议。很难使芯片更小,因为你成为I / O限制。经常有一定数量的针装置所需的功能。我们正看到多协议并行转换器,聚合I / O, USB, PCI express和其他人在电聚合协议级别和水平。”

我们也看到标准使用预期之外的应用领域。“我们看到定期asic现在使用一个HBM2控制器和范围的内存访问,“莫汉达斯·说。“这是不再局限于2.5 d集成。现在离开芯片的接口。HBM本质上是16伪渠道/ 8端口接口。这需要大量的别针。但是你需要在他们传播所需的带宽。这是一个结核病/ S的带宽。”

我们已经看到AMD宣布从GDDR图形芯片,使得开关HBM和分析显示HBM 3 x的带宽每瓦特GDDR5今天即使成本高出3倍。

复杂性
有一个新的I / O代价进步。“标准串行总线和RapidIO巷利率增加了从最初的2.5 gbps每车道(Gen1)提出了PCI Express Gen5 32 gbps 25 RapidIO Gen4 gbps,”指出Thummarukudy。“这样的增加速度需要不同的技术和实现数据编码/解码,电源管理和数据安全”。

Thummarukudy估计的复杂性设计已经从大约25 k在PCI数百万盖茨逻辑逻辑更新的规范。

“物理层电路变得更具挑战性,因为我们正在努力推动针去更快,“Wingard说。“我们从DRAM的界面设计的地方从一个数字作为一个混合信号问题模拟问题。你看到人们谈论DRAM接口和显示眼图。这不是你会联想到数字技术。”

挑战在于物理定律。“人们常说,我们不能更快的物理定律,然后我们弄清楚如何去更快,“观察休•Durdan策略和产品的副总裁eSilicon。“我们改变物理定律吗?没有,但是我们发现一个聪明的办法解决。”

那么如何做呢?“新节点使附加功能能够管理信号和处理均衡得到更清洁的信号,“导师的恩斯说。“如果你尝试发送一个100 gb的信号相同的输电线路用于6、12或25 gb,你不会剩下一只眼睛。所以你必须清理。有三个选择:1)使线短,2)部署高成本材料在黑板上提高输电线路的性能,或者在硅级别3)添加功能救援信号。较小的节点帮助。”

但他们也增加了复杂性。“我们之所以得到额外的复杂性在最新的节点,因为他们是最近的节点,“Wingard补充道。“晶体管的特性不是很有吸引力的模拟域。他们没有相同的线性特征,他们已经在90海里。所以越来越难做的事情在模拟域和很多额外的复杂性是一个试图把事情尽快进入数字域,然后试着使用信号处理或调节清理受损相对贫穷的影响与模拟电路中晶体管的工作。”

这是一把双刃剑。”当你变得更复杂的信号处理和均衡,区域上升,但这就是为什么许多继续走流程节点,这样就可以缩小,“Durdan说。“如果你看看尖端并行转换器,有更多的数字比过去。数字部分可以受益摩尔定律而模拟块不存在。这是挑战的由来。之间的模拟部分是一半,三分之一的力量。数字功率可能会下降,但模拟可能不会下降,甚至可能增加一个小但是希望总功率保持相同的。”

结论
接口越来越关注他们过去所收到的,这将是对每个人都好。多个行业领域现在驾驶标准发展和进步的速度将会增加。标准组织的挑战和交叉授粉将提升整个行业。许多产品是一个限制因素是创新变成一个蜂巢。

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