《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Alphawave談224Gbps SerDes

2021-09-25
來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 224Gbps SerDes

  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,。




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