PCI Express
2010年11月18日にPCI-SIGが制定した。
当初は1レーンあたりの物理帯域10 Gbpsを目標としたが技術的困難から8 Gbpsに改め、エンコード方式を128b/130bに変更して転送効率を向上させた。PCI Express 3.0は従来の1.1や2.0の機器とも接続互換性を有する。実効データ転送速度は当初目標のPCI Express 2.0比約2倍となり、1レーンあたりの実効データ転送速度は片方向0.9846 GB/sで双方向1.969 GB/sとなった。PCI Express 3.0のポートは規格上最大32レーンまで束ねられ、1ポートの最大の実効データ転送レートは片方向31.51 GB/s、双方向63.02 GB/sである。PCI Express 3.0以降は#物理レイヤの帯域をギガビット毎秒 (Gbps) でなくギガトランスファ毎秒 (GT/s) で表記することが多くなった。
Intelは2012年発売のIvy Bridge世代のCPUで正式対応。ただし主にビデオカード向けの拡張スロットで利用されるCPUが提供するレーン (x16)に限られ、他の拡張スロットやオンボードデバイスに用いられるチップセットが提供するレーンが対応したのは2015年発売のSkylakeに対応した100シリーズからとなる。AMDは2014年のKaveri世代で対応。ただしこれはAPUであり、より高性能なCPUでは2017年のRyzenにて対応。AMDのチップセットでの対応は2019年~2020年発売の500番台チップセットからとなる。
規格ではボードの4辺の内、スロットと筐体外部側の2カ所で支えるようになっているが、2020年ごろからハイエンドモデルのビデオカードはヒートシンクやヒートパイプなどの冷却装置が大型化したことで重量が1.8kgに達する製品も販売され、支えられていない側が垂れ下がる、取り外す際にスロットのロックが破損するなどの事例が報告されるようになった。規格ではこのような重量物を支えることを想定していないため、金属製のスロットを採用したマザーボードやビデオカードを支える器具が登場している。対策としてハイエンドモデルのビデオカードには、金属製のプレートを基板の裏に配置し反りを防ぐことをアピールした製品もある。
2017年6月7日にPCI-SIGが発表。2019年5月29日の策定完了を発表。
PCI Express 3.0 (Gen3) の4倍、PCI Express 4.0 (Gen4) の2倍の速度である片方向32 GT/sを実現する。
バスの速度は通常2.5 GT/s、8 GT/s、16 GT/s、32 GT/sの順に引き上げられていくが、切り替え毎に100 ms(32 GT/sに達するまで計300 ms)を要するため中間速度をバイパスして2.5 GT/sから32 GT/sへ直接切り替える (100 msに短縮される) 機能が追加された。この場合、中間速度は使用されず2.5 GT/s、5 GT/s、32 GT/sのみの動作となる。
Intelは2021年発売のAlder Lakeから対応。AMDではZen 4から対応。コストや対応製品の少なさから、Intelはビデオカード向けのx16のみ、AMDはCPUの提供するレーンであってもチップセットによってGen5への対応が異なる。
2016年時点でATXマザーボードの拡張スロットはPCI Express x16、x1、PCIの3種類を採用したものが多く、PCIの需要よりチップセット側のPCI Expressの総帯域制限によるものが多い。その後更に移行が進み、2020年代にはPCIスロットを持つものはほとんどなくなった。PCI Expressの柔軟性を活かし、x16形状のスロット2本をそれぞれx8接続、あるいは片方をx16にし片方を無効にするといった設定ができるものがある。また形状はx16なものの、信号線をx4のみ配線する、あるいは逆にx4のスロットの端を切り欠き、x8以上の長いカードを挿せるようになっている実装も登場している。オンボードデバイスは、従来PCIバスを用いて接続していた物を完全にPCI Express接続に置き換えたマザーボードが大半である。IntelはP67以降のメインストリーム向けチップセットからPCIをサポートしておらず、別途ブリッジチップを用いてPCI Express経由で接続している。2012年後半からPCI Express 3.0仕様に対応したマザーボードやビデオカードが発売された。