Alors que le PCI Express 4.0 arrive à peine dans de premiers composants, la version 5.0 de la norme approche déjà de sa finalisation. Une accélération du calendrier qui ne signifie pas que ces nouveaux standards débarqueront dans tous les PC dès demain, bien au contraire.

Suite à un article publié par Tom's Hardware il y a quelques jours, l'arrivée prochaine du PCI Express 5.0 revient sur le devant de la scène. Depuis, certains imaginent des produits compatibles mis sur le marché dès cette année, le PCIe 4.0 étant déjà rangé au placard. Mais en réalité, c'est plus compliqué.

Une annonce qui date de début décembre

Tout d'abord, la publication de départ ferait suite à l'annonce de la finalisation de la version 0.9 de la norme par Al Yanes, président du PCI-SIG. Mais celle-ci n'a rien de nouveau. Si un tweet a bien été mis en ligne la semaine dernière, il ne s'agit que d'une redite d'une annonce effectuée en décembre.

Le compte Twitter du consortium n'ayant pas toujours de grandes nouveautés à annoncer, il a tendance à se répéter. Et les billets de blog du PCI-SIG ne sont pas datés, sauf à regarder du côté de l'index.

Pour autant, le sujet mérite que l'on s'y intéresse, ne serait-ce que pour rappeler que le calendrier est dans les temps, le PCIe 5.0 ayant été annoncé pour la première moitié de l'année. Mais surtout, revenir sur les questions qui se posent sur cette annonce, alors que le PCIe 4.0 commence seulement à être exploité par de premiers produits.

Pour comprendre, il faut revenir sur les délais qui séparent la conception d'un standard jusqu'à son exploitation dans les composants du PC de « Mr Toutlemonde ».

Aller au-delà des 2 Go/s par ligne

Avec les versions 4.0/5.0 du PCI Express, le PCI-SIG ne voulait pas recommencer l'erreur du PCIe 3.0. Finalisé en novembre 2010, ce standard continue d'être au cœur de nos machines sans évolution majeure depuis près de 10 ans.

Il aura ainsi fallu sept ans pour arriver à bout de la version 1.0 du PCIe 4.0, annoncée en octobre 2017, contre quatre ans en moyenne pour les révisions précédentes (2002, 2006 et 2010 pour les PCIe 1.0, 2.0 et 3.0). L'objectif est ainsi de resserrer le calendrier tout en doublant la bande passante disponible à chaque itération.

Moins de deux ans séparent donc la finalisation des révisions 4.0 et 5.0 de la norme, qui promettent 64 et 128 Go/s pour 16 lignes, ce qui est actuellement la norme pour une carte graphique qui doit se « contenter » de 32 Go/s. C'est d'ailleurs pour cela que les constructeurs ont commencé à travailler sur leurs propres liens inter-GPU.

NVIDIA propose ainsi son NVLink, AMD son Infinity Fabric Externe. Le premier annonce une bande passante totale de 200 Go/s, le second de 50 Go/s par lien, 18 pouvant être regroupés au sein d'un NVSwitch, soit 900 Go/s. Il fallait donc passer la seconde, sous peine de voir chacun continuer à développer ses propres solutions.

Le PCIe 5.0 est là : c'est déjà demain

Mais l'annonce du PCI-SIG ne signifie pas que le PCIe 5.0 va être mis sur le marché dès cette année ou même qu'il va directement prendre la place du PCIe 4.0. Ces choses-là prennent du temps. Plus d'un an après l'annonce de la ratification de la version 1.0 de cette dernière, nous n'avons toujours pas vu l'ombre d'un produit l'exploitant.

Comme nous l'évoquions récemment, c'est fin 2018 que les premières puces réseau 200 Gb/s pour serveur ont été annoncées, AMD commence seulement à en parler pour ses prochains EPYC et Radeon Instinct qui trouveront leur place dans les datacenters. On attend les premières cartes mères grand public avec du PCIe 4.0 d'ici l'été.

Il faut dire qu'il ne suffit pas d'ajouter une puce à une machine pour qu'elle devienne « Compatible PCIe 4.0/5.0 » comme par magie. Même si les concepteurs de solutions (IP) pour la couche physique (PHY) et de contrôleur sont déjà parés, il faut encore les diffuser un peu partout : puces, chipsets, processeurs, cartes mères, etc. 

Et cela n'est pas une mince affaire, car la montée en débit s'accompagne d'une plus grande exigence sur les signaux électriques. Le PCIe 4.0 nécessite ainsi des traces plus courtes avant l'utilisation d'un retimer ce qui impacte le coût de production, sans parler du reste des composants qui ne seront pas au même prix que ceux qui exploitent du PCIe 3.0.

Ainsi, ces normes feront d'abord leur apparition dans les datacenters, et on peut s'attendre à ce qu'elles prennent du temps à réellement se démocratiser.

Trouver du sens au PCIe 4.0/5.0 pour le grand public

Car si les besoins sont évidents dans le monde professionnel, où revoir la bande passante à la hausse à tous les niveaux est une nécessité constante, avec des réseaux 100/200 Gb/s déjà en déploiement et la montée en puissance de solutions à 400 Gb/s, il en est autrement dans le grand public.

Le réseau à 10 Gb/s va sans doute mettre des années à y devenir la norme, un port ne nécessitant qu'un lien PCIe 3.0 x2. Les SSD plafonnent actuellement aux alentours de 3 Go/s dans des conditions idéales, mais l'on voit que la limite actuelle est plus la capacité des puces à tenir de tels débits sur la durée que l'interface PCIe 3.0 x4 (8 Go/s) utilisée.

Bref, outre réduire le nombre de lignes nécessaire pour un même débit, les normes PCIe 4.0/5.0 ne devraient pas apporter d'évolution concrète sur ce marché à court terme. Elles serviront sans doute dans un premier temps à vendre des produits hors de prix à une clientèle qui ne perçoit la satisfaction qu'à travers la multiplication des gros chiffres.

Puis, progressivement, les besoins en bande passante se feront aussi grandissants pour le grand public et il faudra alors exploiter ces technologies pour lui apporter des solutions, alors qu'elles seront plus accessibles et facilement intégrables. Ainsi, les premières machines haut de gamme à base de PCIe 4.0 devraient arriver en 2019/2020 et il faudra sans doute attendre un an ou deux de plus pour le PCIe 5.0. 

Une migration rapide, dont une partie du marché a besoin, mais qui mettra du temps à se diffuser. Elle devrait néanmoins être très appréciée des départements marketing des constructeurs dans les prochaines années.