한 레인당 초당 16GB 전송..."AI 요구하는 고대역폭 한 발 앞서 제공"

(지디넷코리아=권봉석 기자)PCI 익스프레스 규격을 주관하는 업계 표준화 단체인 PCI-SIG가 11일(이하 미국 현지시간) 차세대 전송 규격인 PCI 익스프레스 7.0을 정식 공개했다. 2022년 1월 PCI 익스프레스 6.0 규격 최종 발표 이후 3년 6개월만이다.

PCI 익스프레스 7.0은 1개 레인(lane, PCI 익스프레스 데이터 전송 경로)당 전송 속도를 단방향 16GB/s, 양방향 32GB/s로 끌어올렸다. 현재 주류 규격인 PCI 익스프레스 4.0 대비 16배, PCI 익스프레스 5.0 대비 4배 수준이다.

PCI 익스프레스 7.0 규격 로고. (사진=PCI-SIG)

IBM 출신 알 야네스(Al Yanes) PCI-SIG 의장은 "PCI 익스프레스는 20년 이상 고대역폭, 저지연 입출력 기술로 널리 쓰였고 이번 PCI 익스프레스 7.0 정식 공개는 3년마다 대역폭을 두 배로 높이겠다는 목표를 실천한 것"이라고 설명했다.

PCI-SIG, 1천 개 이상 업체 참여해 표준 제정

PCI-SIG는 PCI 익스프레스 규격을 주관하는 업계 표준화 단체로 AMD, Arm, 인텔, 엔비디아, 퀄컴, 델EMC 등 의장사를 포함해 현재 전 세계 1천 개 이상 업체가 참여하고 있다.

PCI-SIG에는 현재 1천개 이상의 회원사가 참여하고 있다. (사진=PCI-SIG)

이들이 추진하는 PCI 익스프레스는 프로세서와 저장장치, 그래픽카드 등을 직접 연결해 병목 현상을 없애고 데이터 전송 속도를 끌어올리기 위해 만들어진 데이터 전송 방식이다.

PCI 익스프레스 5.0 규격 기반 M.2 2280 NVMe SSD. (사진=지디넷코리아)

현재 PC용 SSD와 그래픽카드에 널리 쓰이는 PCI 익스프레스 4.0은 2011년 말, 서버를 시작으로 최근 그래픽카드와 NVMe SSD에 확산되고 있는 PCI 익스프레스 5.0은 2019년 5월 공개됐다.

단뱡향 전송속도, 초당 최대 16GB까지 향상

PCI-SIG는 2023년 6월 PCI 익스프레스 7.0 초안(버전 0.3)을 공개했고 지난 해 4월에는 버전 0.5를 공개했다. 버전 0.5에 대한 회원사의 피드백을 반영한 버전 0.7이 올 초 공개됐고 3월 버전 0.9를 거쳐 11일 정식 규격인 버전 1.0이 확정됐다. 이미 회원사에는 하루 앞서 10일에 최종안이 전달됐다.

PCI 익스프레스 7.0 규격의 가장 큰 특징은 전 세대 규격(PCIe 6.0) 대비 두 배 높아진 전송 속도다. 단방향 16GB/s, 양방향 32GB/s로 데이터를 전송하며 용량이 500GB인 NVMe SSD에 저장된 전체 데이터를 단 8초만에 프로세서로 전송할 수 있다.

PCI 익스프레스 7.0 규격은 한 레인 당 전송 속도를 초당 최대 32GB까지 높이는 것이 목표다. (사진=PCI-SIG)

16레인(lane, 데이터 전송 통로) 활용시 단방향 256GB/s, 양방향 512GB/s로 데이터를 전송할 수 있다. 대용량 데이터 전송이 필요한 AI 가속기나 GPU와 서버용 프로세서가 더 빠른 속도로 데이터를 주고받을 수 있다.

PCI 익스프레스 6.0에 적용된 PAM4 전송방식. (자료=인텔)

0과 1로 구성된 전기 신호 전송 방식은 PCI 익스프레스 6.0에 적용된 PAM4(진폭변조 4단계)를 그대로 이용한다. 신호 전송 방식을 총 네 가지로 달리해 '00', '01', '10', '11' 등 데이터를 전송할 수 있다(상단 자료 그림 참조).

알 야네스(Al Yanes) PCI-SIG 의장은 11일 온라인 컨퍼런스에서 "PCI 익스프레스 7.0은 PAM4를 쓰면서 전력 효율을 높이고 지연 시간도 낮춘 혁명적인 방식이며 하위 호환성도 확보하고 있다"고 밝혔다.

"PCIe 7.0, 대용량 데이터 처리 요구 만족할 것"

PCI 익스프레스 규격은 시간이 지나면서 더 많은 데이터를 빠른 시간 안에 전송하기 위해 정밀한 신호 제어 기술을 요구한다.

특히 PCI 익스프레스 6.0부터 적용된 PAM4 전송방식은 케이블을 타고 흐르는 전류 차이를 총 4단계로 감지해야 하기 때문에 프로세서와 SSD, 그래픽카드가 보다 정밀하게 작동해야 한다.

PCI 익스프레스 6.0 구현에 필요한 파이슨 PS7201 리타이머 IC 테스트 킷. (사진=지디넷코리아)

PCI 익스프레스 5.0 규격은 발표 후 5년이 지난 작년부터 일반적으로 보급되기 시작했고 PCI 익스프레스 6.0 규격 관련 반도체와 신호 전송 기술은 여전히 연구중이다.

PCI 익스프레스 7.0 상용화에도 상당한 시간이 걸릴 것으로 전망된다. 알 야네스 의장은 "PCI 익스프레스 7.0을 실제 제품에 구현하는 데 가장 큰 장애물은 클록 속도를 높이는 것이며 이를 테스트하고 문제점을 보완하기 어렵다"고 설명했다.

이어 "PCI 익스프레스 규격 확정 후 통상 2년 반에서 3년 뒤 실제 제품이 나오지만 경쟁에서 앞서 나가기 원하는 회사가 있다면 이를 막지 않을 것"이라고 덧붙였다.

PCI-SIG는 ”대용량·저지연 데이터 전송이 필요한 곳에 PCI 익스프레스 보급을 확대할 것”이라고 밝혔다. (사진=PCI-SIG)

알 야네스 PCI-SIG 의장은 "AI 응용프로그램이 빠른 속도로 늘어나는 상황에서, 차세대 PCI 익스프레스 규격은 하이퍼스케일 데이터센터와 고성능 컴퓨팅(HPC), 오토모티브(자동차)와 군사/항공 등 데이터 중심 시장의 요구사항을 충족할 것"이라고 밝혔다.

권봉석 기자(bskwon@zdnet.co.kr)

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