隨著生成式 AI 模型規模激增，系統瓶頸已從算力轉向資料傳輸能力。PCIe 技術扮演 AI 平台的資料動脈，負責串聯核心運算與儲存元件；其世代演進已成為打破通訊瓶頸、提升模型訓練與推論效率的核心驅動力。

隨著 AI 運算對資料吞吐量的極致追求，PCIe Gen6 產業生態已正式進入商用化階段。包含 Astera Labs 在內的指標性IC商，已陸續推出 PCIe 6.0 Retimer 等關鍵組件，將單通道速率推升至 64 GT/s，並透過 PAM4 調變與 FEC 機制確保傳輸可靠性。儘管 Gen6 帶來了更嚴苛的訊號完整性與功耗挑戰，但隨著越來越多支援產品問世，如何加速從 Gen5 轉型至 Gen6 架構，已成為當前 AI 系統維持擴充彈性與效能優勢的戰略重點。

簡單來說，Gen6 最厲害的地方就在於：它不必強拉奈奎斯特頻率（Nyquist frequency），就能讓傳輸速度直接翻倍到 64GT/s。這是因為它改用了 PAM4，不像傳統 NRZ 一次只能傳 1-bit，PAM4 一個訊號就能帶 2-bit 的資訊，大大減輕了通道損耗的壓力。不過，天底下沒有白吃的午餐，這樣做會讓訊噪比（SNR）變差，所以必須搬出 FEC（前向錯誤修正） 來幫忙抓錯，才能把誤碼率壓下來。

上圖展現NRZ與PAM4的演進:同樣時間內，PAM4靠四種準位直接多傳一倍資料。

上圖則具體表示對應其電壓與編碼。

核心就是:頻率不用拉高，傳輸效率直接翻倍。

眼高(EH)與眼寬(EW)需要針對三個眼圖分別進行量測

• PAM4 的眼高(EH)定義為三個EH量測值中的最小值
• PAM4 的眼寬(EW)定義為三個EW量測值中的最小值

通路合規判定方法是配合選定的傳輸端均衡調節（Tx EQ Preset），來產生符合以下要求的眼高（EH）與眼寬（EW）：

• 32.0 GT/s (Gen5)：在 10^-12 BER，須達到 15 mV 高度與 0.3 UI 寬度。
• 64.0 GT/s (Gen6)：在 10^-6BER，頂部眼圖須達到 6.0 mV 高度與 0.1 UI 寬度。

上圖呈現了 PCIe Gen6對於訊號品質的最低及格線，重點如下：

• 菱形區域（量測框）：這代表了訊號必須張開的「最小空間」。
• Top Eye：因為 PAM4 有三層眼圖，這張圖特別標註了最頂層眼圖的要求。
• 及格數據（Value）：

高度 (EH)：至少要達到 6 mV。

寬度 (EW)：在零交越點（Zero-crossing）至少要有 0.1 UI。

• 量測基準：這些數值都是在誤碼率 10^-6 的條件下定義的。

上圖上半部:時域波型(Time Domain Waveform)

Symbols(S0-S3):這是一段連續的電壓變化，可以看到電壓不再只是「高、低」兩階，而是跳躍在四個不同高度。

上圖下半部:眼圖(Eye Diagram)

三層眼孔: 將波型無數次疊加後，形成了三個「眼孔」。

訊號品質指標: 眼孔張得越開(EH/EW越大) ，代表訊號越清晰、誤碼率越低。

Gray Coding: 注意右側的位元排序(00,01,11,10)，這是為了相鄰準位出錯時只錯1-bit，降低解碼錯誤的影響。

因為AI Server 的頻頸早就不是GPU算力，而是搬運資料的速度。在PCIe Gen5 x16 (63GB/s) 在大型的AI訓練應用中已經不夠用了，GPU等待資料傳輸的時間，甚至比實際運算時間更長。

Gen6=Gen5 的兩倍速度

    「算力」要真的跑得出來，還是得靠次世代互連技術，像 PCIe 6.0 與 CXL，把資料傳輸瓶頸打開。講直接一點，如果資料送不夠快，再高階的 GPU 或 ASIC 也只能卡在那邊等資料，硬體效能根本發揮不出來。這也是為什麼 AI 市場爆發後，業界開始加速導入 PCIe 6.0，甚至提前布局 PCIe 7.0，同時也積極推進 CXL 架構。

換句話說，生成式 AI 帶動的不只是 GPU 與 ASIC 需求成長，它也迫使整個資料中心與伺服器平台全面升級。現在高效能運算晶片進步速度很快，但如果記憶體擴充能力（CXL）與高速傳輸介面（PCIe）跟不上，整體效能一樣會受限。只有算力、記憶體與互連架構三者同步提升，才能真正滿足 AI 時代對效能、延遲與成本效益的要求。

在相同的AI訓練工作量下，PCIe Gen6 可大幅降低GPU等待資料時間，提升整體效率。

就目前PCIe技術發展來看，Astera Labs 已積極推動 PCIe Gen6 生態系發展，特別是在 PCIe Gen6 Retimer 與高速連接解決方案方面，透過與多家產業夥伴合作，加速關鍵元件（如連接器與通道設計）之驗證與整合。

從產業進展來看，Astera Labs 的 PCIe Gen6 Retimer 產品已具備高度成熟度，並正邁向量產階段，顯示 PCIe Gen6 技術已逐步從開發驗證進入實際部署，特別是在 AI Server 與高效能運算（HPC）平台中。

另一方面，市場競爭也同步升溫，主要競爭對手如 Marvell Technology 與 Credo Technology Group 亦積極布局 PCIe Gen6 Retimer 與相關高速互連技術，顯示 PCIe Gen6 已成為下一世代資料中心與AI基礎建設的關鍵戰場，各大廠正加速卡位，爭奪市場主導權。

   茂綸是一家專業的電子零件與軟體代理商，為國內外高科技產業提供技術支援和解決方案，致力於協助客戶加速產品開發並提升整體系統效能。其服務範圍涵蓋多元電子應用領域，為工程師與設計團隊提供完整且即時的技術支援。

此外，茂綸亦代理眾多電子零件品牌，致力於在台灣市場推廣包括 PMIC、Analog IC、FPGA、MCU 等各類電子元件。近年來積極布局高速傳輸與資料中心相關應用，Astera Labs 之 PCIe Retimer 產品，支援新一代 PCIe Gen6 高速介面應用，目前已有客戶完成 PCIe Gen6 Retimer 系統設計並進入測試驗證階段。

同時，Microchip Technology 亦積極投入 PCIe Gen6 Switch 與 Retimer 技術發展，顯示高速互連市場已逐步邁入新世代競爭。茂綸透過完整的產品布局與專業技術服務，持續強化其在高效能運算與高速介面領域之市場競爭力，並在電子產業中占有一席之地。

• Microchip
• Astera Labs
• Synopsys
• Intel
• Tektronix
• 百佳泰
• 6.4-1.0-PUB — PCI Express® Base Specification Revision 6.4
• 探索PCIe 6.0與CXL技術研討會-翔宇科技
• Yahoo財經
• Electronics for Engineers