Le PCI-Express 7.0 va battre des records de vitesse, au moins sur le papier (et pas dans les Mac)

Le PCI-SIG, le consortium qui s'occupe de gérer la norme PCI-Express vient d'annoncer que la version 7.0 était sur les rails, alors même que la version 6.0 est encore virtuellement inexistante, que le PCIe 5.0 est rare et que de nombreux constructeurs — dont Apple — se limitent à la version 4.0.

Comme chaque fois ou presque, le PCI-Express 7.0 — qui est en à sa version 0.5 pour le moment (c'est-à-dire un brouillon de la norme attendue en 2025) — va doubler les débits. En PCI-Express, la base est ce qu'on appelle une ligne et les périphériques peuvent en agréger plusieurs (habituellement jusqu'à 16 dans les cartes graphiques). En PCIe 7.0, une ligne a une bande passante de 16 Go/s, contre par exemple 2 Go/s en PCI-Express 4.0 ou 250 Mo/s dans la première version de la norme.

L'augmentation de la bande passante ne double évidemment pas les performances réelles, du moins pas dans tous les cas : dans une carte graphique, par exemple, la bande passante du bus n'est pas le principal goulet d'étranglement. Pour autant, un emplacement PCIe 7.0 x16 devrait attendre 256 Go/s en théorie, soit plus que la mémoire vive de beaucoup de plateformes. C'est un avantage évident pour les solutions de calculs liées aux IA, qui ont de gros besoins en mémoire vive. Dans d'autres cas, comme les SSD, la vitesse du bus joue directement sur les performances car les fabricants tentent souvent d'atteindre les limites. Les SSD M.2 (qui intègrent quatre lignes) s'approchent donc souvent du maximum théorique : environ 4 Go/s en PCIe 3.0, 8 Go/s en PCIe 4.0 et 16 Go/s en PCIe 5.0¹

Des normes qui prennent du temps à se concrétiser

Prenons l'exemple du PCIe 6.0 : la norme a été annoncée en 2019 avec son premier brouillon, pour une sortie en 2021. Elle a été finalisée au début de l'année 2022 (avec un peu de retard) et les premières cartes ont été annoncées en mars 2024, avec les prochaines puces Nvidia dédiées aux calculs IA. Le PCI-Express 5.0 est dans la même position : la norme date de 2019 mais n'a été prise en charge dans les PC qu'à partir de fin 2021 et reste encore minoritaire. Si Intel et AMD ont des CPU compatibles, beaucoup de cartes mères se limitent à la version 4.0. C'est aussi le cas d'Apple : les Mac passent encore par du PCIe 4.0 pour la liaison avec les SSD et le Mac Pro de 2023 n'offre que des emplacements PCIe 4.0.

Apple bride les débits du PCI-Express du Mac Pro 2023

Les raisons sont multiples et parfois pragmatiques. Premièrement, les normes récentes atteignent des fréquences très élevées qui nécessitent une implémentation physique compliquée à mettre en place. Les traces doivent être courtes pour éviter les perturbations, les circuits imprimés de très bonne qualité, etc. Ce point implique qu'il est difficile actuellement de proposer du PCIe 5.0 en entrée de gamme, par exemple. Ensuite, les débits élevés ne sont pas nécessaires dans tous les cas : de nombreux périphériques se contentent des débits d'une liaison PCIe 3.0, plus simple à mettre en place. Dans la pratique, les fabricants de CPU limitent donc la compatibilité : les puces modernes prennent en charge habituellement 16 lignes rapides pour une carte graphique, éventuellement 4 lignes de plus pour un SSD rapide, mais le reste se contente très bien de la version précédente.

Le dernier point, lié, c'est que même un bus externe rapide n'implique pas des performances élevées : la liaison entre les connecteurs et le processeur n'est pas nécessairement dimensionnée pour prendre en charge de nombreux périphériques et peut faire office de goulet d'étranglement. C'est le cas du Mac Pro 2023, équipé de nombreux connecteurs mais d'un lien trop lent pour atteindre la bande passante maximale théorique.

Dans tous les cas, si le PCI-Express 7.0 est standardisé en 2025, il ne devrait donc pas débarquer en masse avant le début de la prochaine décennie.