【コラム】

セカンド・オピニオン

103 バスのアーキテクチャ - 過去から未来へ(64)

 

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プロトコル(その29):PCI-Express(その7)

読者の方から頂いたサジェスチョンを簡単にまとめると、「90nmプロセス世代となると、PCIで必要な3.3Vの信号を生成するのは非常に難しい。なので、90nmプロセスが一般的に使われる様になると、PCI-Expressが急にブレークする可能性がある」という話である。お恥ずかしながら、これに関して筆者はすっぽり頭から抜け落ちていたのだが、考えてみれば当然である。

プロセスの微細化に伴い、次第にトランジスタの動作電圧が下がってきたのはご存知の通りである。下表はIntelの主要なプロセッサのVcoreをまとめてみたものである。Pentium 4ではやたらと幅があるが、これは動作時の電流に応じて電圧が下がるうえ、特にPrescott世代では製品のばらつきが多い事も関係している。

製品 プロセスルール Vcore
Pentium II(Klamath) 0.35μm 2.8V
Pentium II(Deschutes)~Pentium III(Katmai) 0.25μm 2.0V
Pentium III (Coppermine) 0.18μm 1.6V
Pentium 4 (Willamette) 0.18μm 1.55V~1.65V
Pentium III (Tualatin) 0.13μm 1.475V
Pentium 4 (Northwood) 0.13μm 1.30V~1.41V
Pentium 4 (Prescott) 90nm 1.18V~1.35V

さて、トランジスタの動作電圧(上の表で示すVcore)とは、要するに「そのトランジスタを駆動するのに十分な電圧」という意味であって、「そのトランジスタが駆動できる最大の電圧」という意味ではない。では駆動できる最大の電圧は? というのは一概に言えないのだが、一般にはプロセスを微細化するほど駆動できる最大の電圧も低くなる。

もちろん、外部に出す信号とかを1つのトランジスタだけで駆動するという事はあまりなく、複数のトランジスタをシリアル/パラレルに接続することで、必要な電圧/電流を生成するのが一般的だから、トランジスタ1個あたりの最大駆動電圧が低くなったからといってすぐに必要な信号が作れなくなるというものでもないのだが、複数のトランジスタを接続するといっても限度がある訳で、いくらでも高電圧を作れるというものではない。この観点で言えば、PCIバスに必要な3.3Vの信号を簡単に生成出来るプロセスが0.13μmあたりまでで、0.11μmではちょっと工夫が必要であり、90nmプロセスでは困難になりつつある(65nmプロセスとかでは殆ど無理だろう)。案としては、PCにおけるチップセットの様に、PCIバスの信号を生成する部分を別のチップに追い出し、間を高速なインターコネクトで繋ぐか、もしくはSIPの様に別チップを積層してチップ間接続にするか、のどちらかだろう。いずれにせよSoCでは困難になると見られている。(たとえばコア部分を90nmプロセスで、周辺回路を0.13μmプロセスで生成するSoCなんてものがありえれば不可能ではないが、今のところ実用化されていない)もちろんこれは単にPCIだけではなく、その他の多くのLegacy Deviceを統合する場合にも当てはまる訳で、この結果SoCのジャンルでの90nmプロセスの移行はさらに遅れそうな見込みである。

逆にいえば、一般的に90nmプロセスが利用される時期になる頃には、さまざまなデバイスがPCI-Expressで接続されるようになっている可能性が高いし、その頃にはIPの価格ももう少し下がっている可能性がある。そうなるとSoCなどでは標準インタフェースとしてPCI-Expressが使われても不思議ではないし、一度弾みがつくと加速度的に普及する世界だから、爆発的に使われる様になってもおかしくはない。

では、いつになれば90nmプロセスが本格的に使われる様になるか? という話だが、現状90nmプロセスを提供するファウンダリは非常に少ない。また、製品もCPUのみといった状況である。たとえばTSMCはAdvanced Logic Technologyで90nmプロセスの提供開始をアナウンスしたが、Mainstream Logic Technologyでは未だに0.15μm止まりだったりするあたりが、0.13μmプロセスですらまだ一般的では無い事を示している。それでも0.13μmに関しては昨年あたりから徐々に採用事例が増えつつあるから、今年末あたりにはMainstreamの一部に入っても不思議ではないくらいだ。同じペースで考えれば、早くて2008年あたりという事になるだろうか? 先週「最低2~3年」という書き方をしたが、90nmプロセスの普及スケジュールからも同じ数字が出てきた事になる。つまり、NativeにPCI-Express対応の製品が出てくるのはそのあたりという事になる。(過渡期にはBridgeチップのソリューションが山と登場してくるだろうが、これは本稿の範囲ではないので置いておく)。

ということでプロトコルと関係ない話題がやっと一段落したところで、次週からは話を戻してプロトコルの深いところに焦点をあててゆくことにしたい。

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インデックス

連載目次
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第420回 MCUで遊ぼう Part2 (11)
第419回 MCUで遊ぼう Part2 (10)
第418回 MCUで遊ぼう Part2 (9)
第417回 MCUで遊ぼう Part2 (8)
第416回 MCUで遊ぼう Part2 (7)
第415回 MCUで遊ぼう Part2 (6)
第414回 MCUで遊ぼう Part2 (5)
第413回 MCUで遊ぼう Part2 (4)
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第411回 MCUで遊ぼう Part2 (2)
第410回 MCUで遊ぼう Part2 (1)
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第39回 NuCORE Image Processor - Embedded Processorの一断層(8)
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第31回 パーソナルな64bit環境はいつ手に入る?
第30回 64bit Rhapsody 新しい地平を切り開くItanium(10)
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