PCIeリタイマーは、PCI Express（PCIe）のシグナル・インテグリティを強化するために使用されるハードウェア・コンポーネントです。その主な機能は、PCIe信号を再生成して回復することであり、長距離伝送中や複雑なトポロジー構造においても信号品質と安定性が維持されることを保証します。

10年以上前にPCI Express 3.0が導入されて以来、RetimerおよびRedriverテクノロジはサーバやストレージ・システムでより長い物理チャネルを実現してきました。今日、PCIe 4.0ソリューションは成熟し、PCIe 5.0ソリューションは徐々に展開され、PCIe 6.0仕様は2022年初頭にリリースされた。

通信速度が着実に向上するにつれて、信号の減衰は、特にPCIe規格が更新されるたびに深刻になります。アプリケーションの要求が進化するにつれて、PCIe 規格は更新を続け、伝送速度は各世代で倍増しています。しかし、サーバーの物理的サイズが工業規格によって制約されているため、リンク全体の挿入損失がますます目立つようになっています。例えば、PCIe 3.0時代の22dBからPCIe 4.0では28dBに、さらにPCIe 5.0では36dBに上昇している。

リタイマーの主な機能

信号の再生：

Retimerは、PCIeデバイスから信号を受信し、伝送中の減衰や歪みによる信号品質の問題を解消するために信号を再生成することができます。

クロック回復：

Retimerはまた、受信信号からクロック情報を抽出し、データ伝送の同期を確保することができます。これは高周波のPCIe信号では特に重要です。

遅延補償：

複雑なシステムでは、信号にさまざまな遅延が生じることがあります。リタイマはこれらの遅延を補正し、デバイス間の同期を確保します。

-リタイマーの応用シナリオ

- 長距離コネクション：

サーバーとストレージ・デバイス間など、長距離接続を必要とするアプリケーションでは、リタイマーが信号品質を確保します。

多層回路基板：

信号が複数の層を横断する複雑なPCB設計では、リタイマがシグナルインテグリティの向上に役立ちます。

高帯域幅アプリケーション：

データセンターやハイパフォーマンス・コンピューティングなど、高帯域幅と低レイテンシーが要求されるアプリケーションでは、リタイマーはパフォーマンスを確保するために不可欠なコンポーネントです。

図では、RETIMERは情報を受信した後、CTLE（Continuous Time Linear Equalizer）とDFE（Decision Feedback Equalizer）を通して信号の等化を行い、信号品質とデータ伝送の信頼性を向上させている。CTLEとDFEは、いずれも高速デジタル通信システムにおいて重要な信号等化技術である。実用的なアプリケーションでは、より優れた等化を実現するためにCTLEとDFEが併用されることが多い。CDR（クロック・データ・リカバリ）回路は、入力シリアル・データ信号からクロック信号を抽出し、この復元クロック信号を使用してデータをサンプリングして復元します。