5G、4K 点播视频、音频流、照片共享、物联网和人工智能深度学习等应用推动了对高速数据连接的巨大需求。支持其中许多应用的超大规模数据中心和“企业迁移到云”计划在推动快速采用最新的 SerDes 技术以实施以太网解决方案方面发挥了催化作用。112Gbps SerDes 的里程碑是在最近才达到的，使 400G 和 800G 以太网连接的实现更加容易。

上个月，在 DesignCon 2021 大会上，Alphawave IP 做了一个题为“径通往200Gbps串行链接之路”的演讲。演示文稿由 Tony Pialis（首席执行官）和 Clint Walker（营销副总裁）撰写，并由 Clint 发布演讲。从事IC设计的许多人都知道或听说过 Alphawave IP。在公司成立后的短短四年内，他们最近在首次公开募股后掀起了波澜。据 Dealogic 称，这是历史上最大的半导体 IPO。

您可能不知道的是，Tony是一位连续创业者，在高速连接领域创立了三家成功的公司。很难相信不久前我第一次见到他时我们还在讨论 5Gbps，而他现在已经开始谈论 224Gbps了。好吧，其实那是15年前，我第一次见到他那时他还在斯诺布丛林。当时，当大多数其他解决方案都采用全模拟路线时，托尼已经开始谈论基于DSP的实现。无论是过去还是现在，他似乎都坚定地相信这种方法的可扩展性，其结果不言自明。Alphawave IP提供的众多产品之一是112Gbps长距(LR)、低功耗、基于DSP的多标准serdes。

以我对托尼的了解，Alphawave IP并没有止步于现有的成就。在推出112Gbps SerDes后，他们就开始了自我竞赛，在实验室中进行实验，以实现224Gbps SerDes。在DesignCon2021上的演讲是关于他们的实验，发现和基于此的预测。本文将总结这次演讲的要点。

行业采用最新的连接解决方案

从数据中心的角度来看，向更高速度以太网连接的转变不仅可以节省电力，还可以节省面积，从而增加互连密度。因此，该行业总是渴望快速采用能够帮助他们朝这个方向发展的技术。

上图中包含了很多有用的信息。仔细观察中间的图表非常有趣。当一个200Gbps的SerDes出现时，1.6TbE成为可能。一个拥有800GbE连接的当前产品可以使他们的连接速度增加一倍，而不需要太多改变他们设计的复杂性。或者，他们可以保持800GbE的连接性，并降低其设计的复杂性。无论哪种方式，他们都可以享受下一代 SerDes 的低功耗优势。

扩展到 224Gbps SerDes 的挑战

设计采用 PAM4 信令来支持超过 25Gb/s 的数据速率。但 PAM4 信号对噪声、反射、非线性和基线漂移更加敏感。接收器设计要复杂得多。请参阅下图，了解对提供 224Gbps SerDes 的信噪比 (SNR) 和抖动规范的严格要求。为了驱动合理的通道长度，需要将封装、电路板和电缆的插入损耗减半。

Alphawave IP 的实验

本演示文稿侧重于信号调制实验，以确定将提供 224Gbps 速率的信令方案。Alphawave IP 在其实验中考虑了 2-PAM、4-PAM、6-PAM、8-PAM QPSK 和 16-QAM 调制方案。更高的调制方案会引入更高的误码率 (BER)。为了将 BER 降低到可接受的 10 -6，他们必须将 SNR 提高 1-3dB。他们尝试了高级 DSP 检测，以利用最大似然序列检测器 (MLSD) 将 SNR 提高 1-3dB。在此基础上，他们能够将 BER 提高两个数量级。

在将选择范围缩小到PAM4和PAM6调制方案后，他们对每个调制方案的两个不同通道进行了实验。

正如您在上图中看到的，采用 PAM6 调制方案的两个通道都提供了满足或超过前面所述要求的结果。BER 在 10-6 范围内（或更好）且信噪比（SNR）高于 20.5。

Alphawave IP 的调查结果

Alphawave IP的结论是，PAM6是一个可行的调制方案，用于本研究中使用的224Gbps长距离电传输的通道。PAM4将适用于极短距离（VSR）、中等距离（MR）、芯片到芯片（C2C）和芯片到模块（C2M）的电气链接。建议使用能使PAM4用于长通道的全链路解决方案。

如果整个行业能够找到一种方法，使PAM4成为一个完整的链接解决方案，这将对所有相关人员都有很大的好处。这需要生态系统内不同参与者之间的合作。例如，封装、电路板和电缆供应商合作的目标是减少插入损耗，从而实现更长的通道。系统供应商致力于减少通道长度的要求。

如果行业协同努力不能在 PAM4 上产生完整的链路解决方案，PAM6 可用于支持插入损耗恶化过快的通道。