PCIeリタイマーは、PCI Express（PCIe）の信号品質を向上させ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・復元し、長距離伝送時や複雑なトポロジー構造において、信号の品質と安定性を維持することです。

10年以上前にPCI Express 3.0が導入されて以来、リタイマーおよびリドライバー技術により、サーバーやストレージシステムにおいてより長い物理チャネルが実現されてきました。 現在、PCIe 4.0ソリューションは成熟しており、PCIe 5.0ソリューションは徐々に展開されつつあり、PCIe 6.0仕様は2022年初頭に公開されました。

通信速度が着実に向上するにつれ、特にPCIe規格の世代が更新されるたびに、信号減衰が深刻化しています。 アプリケーションの要求が進化するにつれ、PCIe規格は更新され続けており、世代ごとに伝送速度は倍増しています。しかし、サーバーの物理的なサイズは業界標準によって制約されているため、リンク全体にわたる挿入損失がますます顕著になっています。 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 へと上昇しています。

リタイマーの主な機能

信号再生：

リタイマーは、PCIeデバイスからの信号を受信し、それを再生成することで、伝送中の減衰や歪みによって生じる信号品質の問題を解消します。

クロック回復：

リタイマーは、受信信号からクロック情報を抽出することもでき、データ伝送の同期を確保します。これは、特に高周波のPCIe信号において極めて重要です。

遅延補正：

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。リタイマーを使用することで、こうした遅延を補正し、デバイス間の同期を確保することができます。

・リタイマーの適用シナリオ

・長距離接続：

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において、リタイマーは信号品質を確保します。

多層プリント基板：

信号が複数の層を横断する複雑なPCB設計において、リタイマーは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、高い帯域幅と低遅延が求められるアプリケーションにおいて、リタイマーはパフォーマンスを確保するための重要なコンポーネントです。

図に示すように、RETIMERは情報を受信した後、CTLE（連続時間線形等化器）およびDFE（決定フィードバック等化器）に信号を通し、信号の等化を行うことで、信号品質とデータ伝送の信頼性を向上させます。CTLEとDFEは、いずれも高速デジタル通信システムにおける重要な信号等化技術です。 実際の応用では、より優れた等化を実現するために、CTLEとDFEが組み合わせて使用されることが多い。CDR（クロック・データ復元）回路は、入力されたシリアルデータ信号からクロック信号を抽出し、この復元されたクロック信号を用いてデータをサンプリングおよび復元する。