CNVi 技術會是雷電 3 ( Thunderbolt 3 ) 介面的小小救星嗎？
這是個腦洞挺大的標題。我之所以想寫該主題，是因為晚上看到篇關於 ThinkPad X1 Tablet Evo 的評測，閱畢，對其中 PCI-E 通道的分配方式產生了一些曲解 （ 見該評測的評論 ） 。有陌生知識點就該學習，於是去查了一些資料，就有了這篇筆（che）記（dan）。
① 適用於射頻模組 ( RF Module ) 的 M.2 聯結器 ( M.2 Connector ) 的定義
目前超極本和平板所普遍採用的 WiFi + 藍芽（BT） 二合一模組，統稱為射頻模組。常見的射頻模組有兩種形式：M。2 2230 和 M。2 1216 ，其中，前者尺寸為 22mm*30mm ，後者尺寸為 12mm*16mm ；除了尺寸上的區別，前者是插卡的版本 （ 即金手指與插槽連線 ） ，後者直接錫焊在主機板上 （ PCI-SIG 協會將這種連線方式定義為 Socket 1 ，而前者為 Socket 2 或 3 ） 。
② 射頻模組與晶片組 ( PCH or SoC ) 的經典連線方式及其不足
多年來，射頻模組一直使用 PCI-E + USB 通道與晶片組連線 （ 見下圖左半邊 ） 。其中，PCI-E 通道連線 WiFi 部分，USB 通道連線 BT 部分，M。2 2230 和 1216 均可支援兩種通道同時連線。
這種連線方式是存在不足的。由於射頻模組採用 PCI-E 和 USB 通道，對於作業系統而言，WiFi 部分會被識別為 PCI-E 裝置，BT 部分則會被認為是 USB 裝置。CPU 和晶片組與射頻模組的通訊，是以與 PCI-E / USB 裝置通訊的方式進行的，相當於在控制獨立的硬體裝置。按照 Intel 官方的說法，在功耗 （ power ） 、成本 （ cost ） 和體積 （ size ） 上都存在浪費。
③ CNVi ( Connectivity Integration Architecture ) 的含義及其優勢
CNVi 正是為解決以上不足而提出的。Intel 官方也將 CNVi 稱作 Integrated Intel Wireless-AC Solution ，顧名思義，這是整合化的無線解決方案，對此，Intel 卻解釋的很含糊：
The integrated Intel® Wireless-AC moves
key elements
of Wi-Fi and Bluetooth® Technology into Intel® processors。
那麼，這個「 key elements 」指的究竟是什麼呢？其實從上圖右半邊可以看出，有了 CNVi 之後，射頻模組的 WiFi 和 BT 部分均有不同程度的精簡，名稱也降格為了伴射頻模組 （ Companion RF Module ， CRF Module ） ，具體而言：
對於 WiFi 部分，CNVi 集成了
MAC
層
；
對於 BT 部分，CNVi 除了整合 MAC 層，還包括
BB ( Base Band ) Modem
。
如此一來，BT 部分就不再需要 USB 連線，可以直接使用
GPIO
，原因是通訊的雙方從「 晶片組 」與「 BT 裝置 」變成了「 BB Modem 」與「 BB Filters 」，即 BT 裝置內部的通訊。
而對於 WiFi 部分而言，由於 CNVi 仍然未整合 WiFi 模組的 BB Modem，並不能使用 GPIO 。顯然，PCI-E 也不適用，因為此時是 MAC 與 Modem 的通訊，可以看成是「 資料鏈路層 」與「 物理層 」的事情。對此，CNVi 特別設計了一種介面，稱作
CNVio
（ 毫無創意的名字 ） ，CNVio 就是通訊的通道。
可以看出，CNVi 的思路，部分參考了當年晶片組南橋部分整合乙太網 MAC （ Ethernet Link Layer ） 的做法。有了 CNVi ，除了圖片裡提到的三點優勢，諸如 PXE OpROM on WLAN 、Power on WLAN （ 腦洞大開 ） 或許也是可期待的。
④ 能夠支援 CNVi 的平臺 ( 三部分需要同時滿足 )
CPU 部分：
8th Gen Intel® Core™ processors *
Intel® Pentium® Silver processors based on Gemini Lake
Celeron® processors based on Gemini Lake
* 以上是 Intel 給出的列表 —— 事實上，按照前面那張圖片所透露的資訊，8th Gen Core 應當只包括 Coffee Lake ，i5-8250U / 8350U 、i7-8550U / 8650U 這些 Kaby Lake R （ Refresh ） 型號是
不包括
在內的。
晶片組部分：
Intel® 300 Series Chipsets for Coffee Lake
H310 / B360 / H370 / Q370 / HM370 / QM370 / CM246 ，
不包括 Z370
射頻模組部分：
Intel® Jefferson Peak CRF Module Series
Wireless-AC 9461 / 9462 / 9560 M。2
CNVio
CRF Modules
⑤ CNVi 技術會是雷電 3 ( Thunderbolt 3 ) 介面的救星嗎？
回到標題所提出的問題。引入 CNVi ，省下了一條 PCI-E 通道 （ 和 USB ） ，這似乎是微不足道的 —— 但又是至關重要的。
原因是，像 ThinkPad X1 Tablet Evo 這樣的產品，滿足以下條件：
輕薄設計 （ 平板、超極本、二合一產品、NUC ，等等 ）
搭載 15W 的 -U 系列 CPU （ 或 28W ，總之是 SoC ）
帶有兩個 （ 或更多的 ） 雷電 3 介面 （ Intel 已經取消了雷電 3 的授權費 ）
不可避免地會遇到一個問題：
PCI-E 通道數不夠用
。以 i7-8550U 為例，它整合有 16 條 HSIO （ High Speed IO ） ，其中有 12 條 HSIO 可以被配置為 PCI-E 通道 （ 見 I/O Data Sheet PDF 的第 24 頁 ）：
HSIO Multiplexing on PCH-U
然而，將這 12 條 HSIO 全部配置為 PCI-E ，是有前提的：
不使用 GbE （ 圖中藍色部分 ） ，即千兆乙太網的 MAC
不使用 USB3 #5~6 ，即 5~6 號 USB3。0 介面
不
獨立
*使用 SATA 介面 （ 圖中綠色部分 ）
* 在這裡，“
獨立
” 是指將 SATA 介面做成 7pin （ 獨立 SATA 介面 ） 、7+15pin （ 2。5 寸硬碟所用的介面 ） 或 7+9pin （ 2。5 寸光碟機所用的介面 ） 的形式，由於以上介面都僅能用於 SATA 裝置，會導致同一 HSIO 下的 PCI-E 通道
在事實上
無法被利用 （ 即「物理上的插槽」與「邏輯上的定義」產生了衝突 ） 。這個現象，對於“惜資源如金”的工控主機板電路工程師來說，感觸會尤其深刻 （ 甚至有時候在 PCB 打板時才會發現不對勁，白花花的銀子呀 ） 。
相對應地，“
非獨立
” 是將 SATA 介面做成可切換的形式。例如早期的 mSATA / mPCIe 二合一插槽，現在演變為
M.2 Key B+M
，這種插槽同時支援 SATA 和 PCI-E 的裝置，由 UEFI BIOS 切換其功能：當切換為 M。2 Storage 模式時，支援 SATA 或 PCI-E 2X 的 SSD ，載入 Intel Rapid Storage Techonology ；當切換為 M。2 PCI-E 裝置時，不載入 Intel RST ，主要用於 WWAN 模組 （ 即 4G 網絡卡 ） 。
現在，假設滿足以上前提，那麼每增加一根供 NVMe SSD 使用的 M。2 Key M 插槽 （ 即圖中粉紅色的 Intel PCIe* Storage Device ） ，需要多佔用 4 條 PCI-E 通道 —— 也就是說，最多還剩下 8 條。而全速 （ 40Gbps ） 的雷電 3 介面，是需要使用 4 條 PCI-E 通道的，一旦給兩個雷電 3 介面以獨享的 PCI-E 通道，所剩的 8 條將全部分配完畢。結果是，沒有留給射頻模組 （ 無線網絡卡 ） 的 PCI-E 通道了。所以，目前的通行做法 （ 包括 MacBook Pro 在內 ） 是，
每兩個雷電 3 介面只使用一個雷電 3 控制器
，讓這兩個介面共享 4 條 PCI-E 通道。
但是，
這種通行做法並不是最優的。
還是以 i7-8550U 為例，其 Spec 頁面指出了所支援的 PCI-E 組織形式：1x4， 2x2， 1x2+2x1 and 4x1 ，以此可以猜測 ThinkPad X1 Tablet Evo 的 PCI-E 配置：由於 RF Module 需要同時使用 PCI-E 和 USB ，其 M。2 Key E 插槽必然在 HSIO #5~6 的位置上；雷電 3 控制器和 NVMe SSD 各使用 4 條 PCI-E （ 實際順序也許和圖裡是反的，這個不重要 ） ，總的來看，是類似於下圖這樣：
也就是說，12 條 PCI-E 被配置為 4x1 + 4x1 + 2x2 或 4x1 + 4x1 + （1x2+2x1） —— 無論實際是哪一種，圖中紅色問號所指出的 PCI-E 資源都是
閒置
的 （ 或者說被浪費 ） ，閒置的原因正是射頻模組佔用了寶貴的資源。要解決這個問題，CNVi 是很合適的。一旦引入 CNVi ，就可以空出完整的 3 組 4x1 PCI-E 資源，除了 NVMe SSD 使用其中 1 組，還可以讓每個雷電 3 介面都有對應的雷電 3 控制器，以及
獨享
的 PCI-E 4X 頻寬。
順帶一提，除了 CNVi 的利好，Intel 似乎還打算
直接解決 PCI-E 通道數不足的問題
。雖然現在還不知道 Whiskey Lake 是個什麼鬼，但從 Coffee Lake 起，Intel 已經把 -U 系列 CPU 所整合的 PCI-E 通道數，從 Haswell / Broadwell / Skylake / Kaby Lake 的 12 條，增加到了 16 條，比如 i5-8259U （ 雖然 i5-8259U 是 28W 的 eDRAM 版本，但是 Kaby Lake 的 28W eDRAM 版也是 12 條 PCI-E ） 。有理由認為 i5-9250U / i7-9550U （ 如果這就是 Whiskey Lake 的話 ） 同樣是 16 條 PCI-E 。
設想一下美好的應用場景：有了兩條獨享頻寬的全速雷電 3 介面，一個外接獨立顯示卡，另一個外接拓展塢，只需幾秒鐘，就可以讓輕薄本 （ 平板 ） 在效能和功能上
同時
進化~
2018年8月7日更新
超能網放出了一份關於AC9560的測試，與AC7260相比，延遲要來得更低一些：
