Le PCI Express 4.0 se montre dans de premiers SSD

De premiers composants commencent à être annoncés comme compatibles avec le PCI Express 4.0. Outre les annonces d'AMD sur ce terrain, plusieurs constructeurs ont annoncé des contrôleurs permettant de dépasser de nouveaux paliers de débits.

Cela fait bientôt dix ans que le PCI Express 3.0 a été finalisé, en novembre 2010. Avec une bande passante de 8 GT/s par ligne, il permet d'atteindre, en théorie, 16 Go/s pour un périphérique PCIe 3.0 x16 dans chaque direction.

Depuis plusieurs années, son successeur est en préparation : le PCIe 4.0. Il permet de doubler la bande passante par ligne via une montée en fréquence du signal, avec un codage toujours de type 128/130b. Une carte graphique PCIe 4.0 x16 pourra ainsi atteindre 64 Go/s en full duplex, rien de moins.

De quoi complexifier un peu plus l'intégration et réduire la longueur des connexions sans puce (retimer). Mais les constructeurs semblent désormais prêts. Après plusieurs années de retard, la version 1.0 de la norme a été finalisée en octobre 2017 et s'apprête à débarquer dans nos PC. Tout l'écosystème se met désormais en ordre de marche.

Pour rappel, elle sera « rapidement » suivie du PCIe 5.0 dont la version 0.9 a été finalisée en décembre. 

AMD tire le premier, les autres vont suivre

Le premier fabricant d'envergure à évoquer des produits finalisés et mis sur le marché à la norme PCIe 4.0 est AMD. Il a en effet annoncé la compatibilité de ses Radeon Instinct et processeurs pour serveurs EPYC en 7 nm à la fin de l'année dernière. La prochaine génération de Ryzen, qui sera dévoilée d'ici quelques mois, est aussi concernée.

Pour en profiter, il faudra sans doute changer de carte mère et exploiter un chipset de série 500 comme le prochain X570. Néanmoins, certains commencent à évoquer une mise à jour possible de modèles existant, dans certaines limites (notamment les ports les plus proches du CPU). Nous n'avons pu en avoir la confirmation, il faut donc attendre de voir ce qui sera réellement annoncé par les constructeurs avant de s'emballer.

Bien entendu, d'autres marques comme Intel et NVIDIA vont à leur tour passer au PCIe 4.0 dans les mois à venir. Bien que la montée en bande passante ne sera sans doute pas d'une grande utilité pour les joueurs dans un premier temps (excepté pour booster leur égo), d'autres usages nécessitant de manipuler de grandes quantités de données sont visés.

Il y a ainsi des constructeurs particulièrement attentifs à la montée en puissance du PCIe 4.0 : ceux qui interviennent dans le domaine du réseau et du stockage, où les débits explosent ces dernières années.

Thor, sans son marteau

En septembre, Broadcomm annonçait ainsi un contrôleur 200 GbE : Thor, ou BCM57508. La société fournissait jusqu'à maintenant au maximum le BCM57414 et du 50 GbE (répartis sur un ou deux ports) via du PCIe 3.0.

La nouvelle puce exploite le PCIe 4.0 et fournit jusqu'à quatre ports. Il en existe deux déclinaisons : la BCM57504 limitée à un débit total de 100 GbE et la BCM57502 à 50 GbE. Ces produits se destinent bien entendu avant tout aux serveurs où les besoins sont bien plus importants que dans le grand public.

Selon Broadcom, Thor doit lui permettre de répondre à l'augmentation de la demande en termes de débits, estimée à un million de ports 100/200 GbE en 2019, plus de 10 millions d'ici 2022.

Les SSD encore au temps des promesses

Côté SSD, nous avons eu droit en juin à l'annonce des NF1 pour serveurs de Samsung, au format NGFF et avec un nouveau contrôleur compatible avec le PCIe 4.0. Mais ses performances ne dépassent pas 3,1 et 2 Go/s en lecture/écriture. Des chiffres que l'on peut déjà obtenir avec des SSD classiques à la norme PCIe 3.0.

En août à l'annonce de la présentation par Microsemi du contrôleur Flashtec NVMe3016 permettant de dépasser les 2 millions d'IOPS et un débit de 8 Go/s. Mais depuis, rien de plus concret n'a été annoncé. Il en est de même pour Silicon Motion qui a seulement évoqué ici et là ses prochains SM2264 et SM2270.

C'est donc finalement Phison qui semble le plus avancé. À l'occasion du CES de Las Vegas, il dévoile l'E16, son premier contrôleur PCIe 4.0 x4 à huit canaux. Il peut donc atteindre, en théorie, un débit maximal de 8 Go/s. Dans la pratique, les performances sont pour le moment nettement moins élevées.

L'interface NAND est annoncée à 800 MT/s contre 1600 Mb/s pour la DDR4. Les puces TLC/QLC sont supportées. Dans les résultats fournis par le constructeur sur un SSD de préproduction de 250 Go, on peut atteindre un débit de 4 à 4,2 Go/s en lecture/écriture séquentielle :

On dépasse donc à peine les limites du PCIe 3.0 x4 pour le moment. Surtout, il faudra voir si les puces NAND peuvent tenir ce débit de manière constante ou si, comme c'est actuellement le cas (voir ici ou là), on arrive vite aux limites de ce que permet le contrôleur, son cache et la montée en température.

Pour le moment, Phison n'a pas donné de date précise pour l'arrivée des premiers SSD exploitant son nouveau contrôleur. La société a néanmoins profité du salon pour annoncer le PT32, un SSD exploitant Thunderbolt 3 via un contrôleur maison, l'E12. Il peut atteindre des débits de 2,7 Go/s en lecture et 2 Go/s en écriture, le double de l'actuel PT30.

Sa consommation est par contre elle aussi doublée, passant de moins de 7 watts à moins de 12 watts. Son tarif n'a pas été dévoilé.