多年來(lái)，即使沒(méi)有任何競(jìng)爭(zhēng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)速度的發(fā)展也保持了良好的速度。由于創(chuàng)新公司部署了創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)技術(shù)以繼續(xù)提供高性能 SerDes IP 解決方案，因此這種趨勢(shì)沒(méi)有放緩的跡象。SerDes 在實(shí)現(xiàn)高速以太網(wǎng)連接方面發(fā)揮著不可或缺的作用。

　　5G、4K 點(diǎn)播視頻、音頻流、照片共享、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能深度學(xué)習(xí)等應(yīng)用推動(dòng)了對(duì)高速數(shù)據(jù)連接的巨大需求。支持其中許多應(yīng)用程序的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和“企業(yè)遷移到云”計(jì)劃在推動(dòng)快速采用最新的 SerDes 技術(shù)以實(shí)施以太網(wǎng)解決方案方面發(fā)揮了催化作用。112Gbps SerDes 的里程碑是在最近才達(dá)到的，這使 400G 和 800G 以太網(wǎng)連接的實(shí)現(xiàn)更容易。

　　在上個(gè)月舉辦的DesignCon 2021 大會(huì)上，Alphawave IP 做了一個(gè)題為“The Path to 200 Gbps Serial Links”的演講。改演講由 Tony Pialis（Alphawave 首席執(zhí)行官）和 Clint Walker（Alphawave 營(yíng)銷副總裁）撰寫，演講由 Clint 發(fā)表。

　　也許你們中的許多人都知道和/或聽(tīng)說(shuō)過(guò) Alphawave IP。該公司在成立后的短短四年內(nèi)，就在首次公開(kāi)募股后掀起了波瀾。據(jù) Dealogic 稱，這是歷史上最大的半導(dǎo)體 IPO。

　　但您可能不知道的是，Tony是一位連續(xù)創(chuàng)業(yè)者，他在高速連接領(lǐng)域創(chuàng)立了三家成功的公司。很難相信不久前我第一次見(jiàn)到他時(shí)我們還在討論 5Gbps，而他現(xiàn)在正在談?wù)?224Gbps。好吧，那是 15 年前我第一次見(jiàn)到他的時(shí)候。當(dāng)當(dāng)時(shí)大多數(shù)其他解決方案都采用全模擬路線時(shí)，Tony正在談?wù)摶?DSP 的實(shí)現(xiàn)。他過(guò)去并且現(xiàn)在似乎仍然堅(jiān)信這種方法的可擴(kuò)展性，并且結(jié)果不言而喻。

　　Alphawave IP 提供的眾多產(chǎn)品之一是 112Gbps 長(zhǎng)距離 （LR）、低功耗、基于 DSP 的多標(biāo)準(zhǔn) SerDes。

　　了解Tony的人都應(yīng)該知道，Alphawave IP 不會(huì)滿足于現(xiàn)狀。在推出 112Gbps SerDes 之后，他們就開(kāi)始了比賽，在他們的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以實(shí)現(xiàn) 224Gbps SerDes。

　　DesignCon2021 上的演講是關(guān)于他們的實(shí)驗(yàn)、他們的發(fā)現(xiàn)和基于此的預(yù)測(cè)。本博客將總結(jié)該演示文稿的要點(diǎn)。

　　行業(yè)采用最新的連接解決方案

　　從數(shù)據(jù)中心的角度來(lái)看，向更高速度以太網(wǎng)連接的轉(zhuǎn)變不僅可以節(jié)省電力，還可以節(jié)省面積，從而增加互連密度。因此，該行業(yè)總是渴望快速采用能夠幫助他們朝這個(gè)方向發(fā)展的技術(shù)。

　　上圖加載了有用的信息。仔細(xì)觀察中間的圖表非常有趣。當(dāng) 200Gbps SerDes 可用時(shí)，1.6TbE 成為可能。一個(gè)擁有 800GbE 連接當(dāng)前產(chǎn)品的產(chǎn)品可以將其連接速度加倍，而不會(huì)過(guò)多地改變其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。或者，他們可以保持 800GbE 連接產(chǎn)品并降低其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。無(wú)論哪種方式，他們都可以享受下一代 SerDes 的低功耗優(yōu)勢(shì)。

　　擴(kuò)展到 224Gbps SerDes 的挑戰(zhàn)

　　設(shè)計(jì)采用 PAM4 信令來(lái)支持超過(guò) 25Gb/s 的數(shù)據(jù)速率。但是 PAM4 信號(hào)對(duì)噪聲、反射、非線性和基線漂移更加敏感。接收器設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多。請(qǐng)參閱下圖，了解對(duì)提供 224Gbps SerDes 的信噪比 （SNR） 和抖動(dòng)規(guī)范的嚴(yán)格要求。為了驅(qū)動(dòng)合理的通道長(zhǎng)度，封裝、電路板和電纜的插入損耗需要減半。

　　Alphawave IP 的實(shí)驗(yàn)

　　本演示文稿側(cè)重于信號(hào)調(diào)制實(shí)驗(yàn)，以確定將提供 224Gbps 速率的信令方案。Alphawave IP 在其實(shí)驗(yàn)中考慮了 2-PAM、4-PAM、6-PAM、8-PAM QPSK 和 16-QAM 調(diào)制方案。更高的調(diào)制方案會(huì)引入更高的誤碼率 （BER）。為了將 BER 降低到可接受的 10 -6，他們必須將 SNR 提高 1-3dB。他們嘗試了高級(jí) DSP 檢測(cè)，以利用最大似然序列檢測(cè)器 （MLSD） 將 SNR 提高 1-3dB。他們能夠?qū)?BER 提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　在將選擇范圍縮小到 PAM4 和 PAM6 調(diào)制方案后，他們對(duì)每個(gè)調(diào)制方案使用兩個(gè)不同的通道進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

　　正如您在上圖中看到的，采用 PAM6 調(diào)制方案的兩個(gè)通道都提供了滿足或超過(guò)前面所述要求的結(jié)果。BER 在 10-6 范圍內(nèi)（或更好）且 SNR 高于 20.5。PAM4 調(diào)制方案沒(méi)有提供。

　　Alphawave IP 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　Alphawave IP 的結(jié)論是，PAM6 是一種可行的調(diào)制方案，可用于本研究中使用的通道的 224Gbps 遠(yuǎn)距離電傳輸。PAM4 將適用于極短距離 （VSR）、中距離 （MR）、芯片到芯片 （C2C） 和芯片到模塊 （C2M） 的電氣鏈路。首選為長(zhǎng)距離信道啟用 PAM4 的整體鏈路解決方案。

　　如果整個(gè)行業(yè)能夠找到一種方法使 PAM4 成為一個(gè)完整的鏈路解決方案，那對(duì)所有相關(guān)人員來(lái)說(shuō)都是一個(gè)很大的好處。這需要生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同參與者之間的協(xié)作。例如，封裝、電路板和電纜供應(yīng)商共同致力于降低插入損耗以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的通道。致力于減少通道長(zhǎng)度要求的系統(tǒng)供應(yīng)商。

　　如果行業(yè)協(xié)同努力不能在 PAM4 上產(chǎn)生完整的鏈路解決方案，PAM6 可用于支持插入損耗惡化過(guò)快的通道。