多年來，即使沒有任何競爭的通信標準，以太網速度的發展也保持了良好的速度。由于創新公司部署了創造性的設計技術以繼續提供高性能 SerDes IP 解決方案，因此這種趨勢沒有放緩的跡象。SerDes 在實現高速以太網連接方面發揮著不可或缺的作用。
5G、4K 點播視頻、音頻流、照片共享、物聯網和人工智能深度學習等應用推動了對高速數據連接的巨大需求。支持其中許多應用程序的超大規模數據中心和“企業遷移到云”計劃在推動快速采用最新的 SerDes 技術以實施以太網解決方案方面發揮了催化作用。112Gbps SerDes 的里程碑是在最近才達到的，這使 400G 和 800G 以太網連接的實現更容易。
在上個月舉辦的DesignCon 2021 大會上，Alphawave IP 做了一個題為“The Path to 200 Gbps Serial Links”的演講。改演講由 Tony Pialis（Alphawave 首席執行官）和 Clint Walker（Alphawave 營銷副總裁）撰寫，演講由 Clint 發表。
也許你們中的許多人都知道和/或聽說過 Alphawave IP。該公司在成立后的短短四年內，就在首次公開募股后掀起了波瀾。據 Dealogic 稱，這是歷史上最大的半導體 IPO。
但您可能不知道的是，Tony是一位連續創業者，他在高速連接領域創立了三家成功的公司。很難相信不久前我第一次見到他時我們還在討論 5Gbps，而他現在正在談論 224Gbps。好吧，那是 15 年前我第一次見到他的時候。當當時大多數其他解決方案都采用全模擬路線時，Tony正在談論基于 DSP 的實現。他過去并且現在似乎仍然堅信這種方法的可擴展性，并且結果不言而喻。
Alphawave IP 提供的眾多產品之一是 112Gbps 長距離 （LR）、低功耗、基于 DSP 的多標準 SerDes。
了解Tony的人都應該知道，Alphawave IP 不會滿足于現狀。在推出 112Gbps SerDes 之后，他們就開始了比賽，在他們的實驗室中進行實驗以實現 224Gbps SerDes。
DesignCon2021 上的演講是關于他們的實驗、他們的發現和基于此的預測。本博客將總結該演示文稿的要點。
行業采用最新的連接解決方案
從數據中心的角度來看，向更高速度以太網連接的轉變不僅可以節省電力，還可以節省面積，從而增加互連密度。因此，該行業總是渴望快速采用能夠幫助他們朝這個方向發展的技術。
上圖加載了有用的信息。仔細觀察中間的圖表非常有趣。當 200Gbps SerDes 可用時，1.6TbE 成為可能。一個擁有 800GbE 連接當前產品的產品可以將其連接速度加倍，而不會過多地改變其設計的復雜性。或者，他們可以保持 800GbE 連接產品并降低其設計的復雜性。無論哪種方式，他們都可以享受下一代 SerDes 的低功耗優勢。
擴展到 224Gbps SerDes 的挑戰
設計采用 PAM4 信令來支持超過 25Gb/s 的數據速率。但是 PAM4 信號對噪聲、反射、非線性和基線漂移更加敏感。接收器設計要復雜得多。請參閱下圖，了解對提供 224Gbps SerDes 的信噪比 （SNR） 和抖動規范的嚴格要求。為了驅動合理的通道長度，封裝、電路板和電纜的插入損耗需要減半。
Alphawave IP 的實驗
本演示文稿側重于信號調制實驗，以確定將提供 224Gbps 速率的信令方案。Alphawave IP 在其實驗中考慮了 2-PAM、4-PAM、6-PAM、8-PAM QPSK 和 16-QAM 調制方案。更高的調制方案會引入更高的誤碼率 （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 DSP 檢測，以利用最大似然序列檢測器 （MLSD） 將 SNR 提高 1-3dB。他們能夠將 BER 提高兩個數量級。
在將選擇范圍縮小到 PAM4 和 PAM6 調制方案后，他們對每個調制方案使用兩個不同的通道進行了實驗。
正如您在上圖中看到的，采用 PAM6 調制方案的兩個通道都提供了滿足或超過前面所述要求的結果。BER 在 10-6 范圍內（或更好）且 SNR 高于 20.5。PAM4 調制方案沒有提供。
Alphawave IP 的實驗結果
Alphawave IP 的結論是，PAM6 是一種可行的調制方案，可用于本研究中使用的通道的 224Gbps 遠距離電傳輸。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。首選為長距離信道啟用 PAM4 的整體鏈路解決方案。
如果整個行業能夠找到一種方法使 PAM4 成為一個完整的鏈路解決方案，那對所有相關人員來說都是一個很大的好處。這需要生態系統內不同參與者之間的協作。例如，封裝、電路板和電纜供應商共同致力于降低插入損耗以實現更長的通道。致力于減少通道長度要求的系統供應商。
如果行業協同努力不能在 PAM4 上產生完整的鏈路解決方案，PAM6 可用于支持插入損耗惡化過快的通道。
