PCIe NVMe存储技术在数据中心领域持续演进，Gen4和Gen5代际差异显著影响服务器性能定位与成本投入。基于技术规格与实测数据，对比分析两代技术在带宽、延迟、应用场景及实际部署中的关键特性。
PCIe Gen4接口提供每通道16 GT/s传输速率，x4通道理论带宽为8 GB/s，对应NVMe SSD顺序读取速度可达7,000 MB/s。而PCIe Gen5将速率提升至每通道32 GT/s，x4通道带宽翻倍至16 GB/s，推动SSD读取速度突破14,000 MB/s。这一提升直接源于PCIe代际升级的物理层优化，但实际性能受NAND闪存品质、控制器效率及散热能力制约。例如，企业级Gen5 SSD需配合主动散热模块以维持峰值性能，避免因过热 throttling导致性能衰减。
延迟表现是另一核心差异。Gen5通过信号编码优化和链路层改进，将传输延迟进一步降低，这对高频交易数据库、实时分析等场景至关重要。测试数据显示，在AI模型训练任务中，Gen5 SSD相比Gen4可减少37%的数据加载时间，直接加速整体计算流程。然而，延迟优化需全栈配合：若服务器CPU或RAID控制器存在瓶颈，Gen5的低延迟优势可能无法完全体现。
应用场景分化明显。Gen4 SSD现阶段平衡性能与成本，适用于虚拟化平台、中型数据库及内容分发网络。例如，采用NVMe RAID 0的四盘Gen4阵列可实现6.8 GB/s顺序读取速度，满足多数企业级负载需求。而Gen5瞄准高性能计算与数据密集型任务，如Intel DAOS分布式存储系统使用Gen5 SSD时，读写性能较Gen4提升超50%。此外，Gen5对U.2、E1.S及E3.S接口的支持增强，其中E3.S格式提供更高存储密度和散热效率，更适合全闪阵列构建。
成本与可靠性需综合权衡。Gen5 SSD的每TB价格目前显著高于Gen4，且需配套支持Gen5的主板、CPU及散热系统。在可靠性方面，企业级Gen4与Gen5 SSD均设计为24/7运行，平均故障间隔时间（MTBF）达250万小时，但Gen5因功耗更高，对供电质量和散热设计提出更严苛要求。
未来技术演进已明确倾向Gen5。随着PCIe Gen6标准研发推进，Gen5将成为下一代数据中心过渡核心。现阶段建议根据工作负载选择若业务涉及AI训练、实时分析或超融合基础设施，投资Gen5具备长期收益；对于通用企业应用，Gen4仍是性价比最优解。
