PCI标准不断发展，应对PCB设计的挑战，并提供灵活性，从而在未来的高速应用中发挥作用。

PCI（外围组件互连）标准诞生于20世纪90年代初，最初是作为芯片间通信及外设连接的总线协议。尽管数据传输和系统设计在这些年发生了翻天覆地的变化，但PCI也与时俱进不断进化升级。凭借其灵活多变的设计优势，这项技术至今仍广泛应用于高端显卡、服务器和嵌入式系统领域。

在21世纪初，PCI演变为PCIe（PCI Express），数据传输的新时代就此开启。PCI 2.2的带宽相对有限，最高仅为133 MB/s。PCIe 6.0理论上允许在（x8）配置中达到64GB/s，几乎是其千倍的增长。PCIe协议的高速带宽大约每三年就会翻一番。PCIe技术转移范围支持人工智能、自动驾驶、嵌入式应用、工业自动化等服务器应用。

PCI（x8）通道配置（图片提供：ept GmbH)

这一巨大发展在人工智能、自动驾驶和高性能计算等数据密集型应用领域尤为明显。尽管数据中心中的PCIe 5.0系统目前已支持32Gb/s，但采用8Gb/s的PCIe 3.0应用仍主要应用于传统嵌入式市场。PCIe 4.0模块刚刚推出，但更广泛的市场推广预计还需约五年时间。目前，PCIe 4.0协议被用于符合SEA三级标准的半自动驾驶控制系统，而完全自动驾驶所需的PCIe 5.0系统则符合四级和五级标准。

PCIe迭代及其带宽

PCIe采用模块化设计，能够灵活适配未来需求。实际上，PCIe接口的发展速度往往远超实际应用需求。PCIe接口这种特性让制造商的设计需要具备前瞻性，预期接口在未来多年内都能保持稳定性能。此外，具有前瞻性的PCIe接口设计可能包含材料与制造工艺的突破性进展，从而实现数据传输速率的持续提升。

然而，对于未来的预测仍面临诸多挑战。新的高速PCIe应用要求系统在不增加安装空间的情况下处理两倍的数据量，这必然导致设计日趋复杂。单个组件的微型化反过来又推高了成本。随着数据速率的提升，对PCIe接口布线的要求也在提高。超过16Gb/s的高频信号（例如PCIe 4.0)需要采用多层复杂PCB设计、特殊材料和精确控制阻抗。微孔、特殊电介质以及高密度互连（HDI）也会增加制造成本。

COM Express 25Gb/s以太网的规划

尽管通过PCIe 4.0（每通道16 Gb/s）提供了足够的带宽，但在COM Express（模块化计算机）上实现25Gb/s以太网尚未完全实现。主要原因包括：COM模块中缺乏集成25Gb/s以太网控制器，驱动程序和固件支持不足，以及现有组件、不兼容的线缆和连接器系统导致的信号质量有限。另一个瓶颈是PCB上的物理空间。具有多达400个信号的应用（如FPGA或COM Express模块）需要复杂的多层布线（通常为10-16层）、受控阻抗、差分对以及EMC优化布局。此类系统的微型化进一步加剧了这一问题。

更高频率也会导致更强的电磁影响。在信号间距较窄的高度集成设计中，会发生反射、串扰和干扰，这就需要强大的屏蔽和地线布设。

高速连接器提供最佳数据传输

传统设计方法在现代PCIe应用中已接近极限。在嵌入式领域，业界迫切需要创新的连接解决方案。这些PCIe接口方案能在可靠、节省空间且成本优化的前提下实现高速数据传输。全新Colibri接口正是其中一例，它通过三种变体提供灵活适配：

* 10+适用于根据修订版2.1的COM Express模块

* 16+适用于根据修订版3.1的COM Express模块—

* 25+适用于根据修订版3.1和25的Gb/s以太网应用

25+针对COM Express模块的3.1版及25Gb/s以太网应用

PCIe 4.0应用连接器的插入损耗限值为-1.8dB，频率为8GHz。

三种变体（10+、16+和25+Gb/s）的插入损耗（图片提供：ept GmbH)

Colibri 25+连接器超越了PCIe应用标准要求，因此在成本优化的PCB高速设计中产生的损耗可通过该连接器进行补偿。由于PCIe应用优化了布局结构，在PCB设计中这是更经济的解决方案。它首次在COM Express上支持25Gb/s以太网，通过集成屏蔽实现小型化和电磁兼容性优化，并为PCIe 4.0应用提供未来兼容性。该PCIe接口方案即使在空间有限的情况下也能在板间应用中实现可靠且可扩展的信号传输，支持高数据速率，使其成为下一代PCIe应用模块化嵌入式系统及PCI接口应用的重要基础。

Colibri信号传输(图片提供: ept GmbH)

展望未来，5G互连、自动驾驶、网络安全、V2X通信、边缘计算和区块链技术等自主技术将对数据传输产生重大影响。最新一代PCIe应用互连解决方案已准备好满足当今的高速需求以及即将到来的未来需求。