PAM4真的有必要吗?

在我们不断向更高的电气数据速率迈进的过程中,现在56 Gb / s即将推出112 Gb / s,我们中的许多人都相信,通过交换带宽为2倍的信号,可以获得9.5 + dB的信号丢失噪声比(SNR)和支持前向纠错(FEC)的差异,我们可以使用4级脉冲幅度调制(PAM4)对每个符号编码两位,保持时钟速率不变,并使数据速率加倍。Voilà,没什么可说的(图1)。 



PAM4 NRZ
图1. PAM4信号在每个眼图中编码两位,是相同时钟速率下NRZ数据速率的两倍。
 

我被告知,时不时地考虑这个显而易见的问题是有价值的: 这真的有必要吗?
 
 
我寻求着名的PCB设计师Lee Ritchey的智慧,他曾经被称为“高速设计棘轮人”的资深工程师。他说,“我曾经多次看到PAM4被认为是银弹,只是因为过于复杂而被拒绝。我认为现在也是如此,并且没有理由认为这会改变。” 有三个眼图,12个单独的上升和下降时间,眼间歪斜和压缩,再加上前面提到的SNR下降9.5+ dB,更不用说FEC所需的成本,占地面积和功率增加或者尝试的麻烦根据符号误差率(SER)预测BER(误码率受符号间干扰(ISI)感染,毫无疑问PAM4是一个复杂的野兽。尽管如此,它还被50多个千兆以太网标准所采用,如IEEE 802.3bs和802.3cd以及OIF-CEI 4.0(光互联网论坛 - 通用电气接口),用于超过50 Gb / s的通道速率。 由于奈奎斯特频率的插入损耗超过30 dB,ISI由频道的频率响应和反射引起,我们认为良好的旧基带NRZ(不归零,或PAM2)在距离超过一英寸左右时已经过时。图2显示了一个信道响应,对于28 GHz的时钟频率(56 Gb / b NRZ所需),插入损耗太大。 



频道频率响应
图2.通道的频率响应明显不足以达到56 Gb / s的数据速率(来源:Ransom的注释)。

Ritchey也破灭了这个泡沫:“我们已经用改进的电介质和硅解决了损失和速度问题。现在,损失不是最重要的问题。玻璃编织引起的偏斜是一个更大的问题。” 差分偏斜使n和p信号不对准。未对准的差分信号具有共模噪声,这会降低水平眼图开度并加剧EMI和串扰。“我们需要一些关于如何编织玻璃纤维的标准,以使它们更均匀,我们没有得到它......我不认为ISI在此时与客户进行任何讨论。” 如果不是PAM4,那又怎样?


“我们已经将NRZ扩展到56 Gb / s的原型硬件并将于明年发货,”Ritchey说。“这使得我们可以让两条通道进入光纤通道,在光纤上达到100 Gb / s,我认为这是光学部件的极限。这应该让我们待了一段时间。” 特伦斯·里根,从安费诺现场应用工程师,证实了里奇的说法在记者采访埃里克博加廷:“PCB技术可完全支持56 Gb / s的NRZ信号,并超越它的成本效益,其成熟的技术,它已经与我们很长一段时间,并将继续存在。我们还有很多生命需要支持电子行业。“ 我们如何达到每通道100+ Gb / s?




Ritchey说:“我怀疑路径中的损失会设置我们的限制,但PAM4无法解决这个问题。它太复杂了,没有足够的噪声容限。我们已经达到了极限做电介质以减少损失。损耗正切为.002已经很常见了,除非你切换到空气,否则不能低于此值!“ “除了NRZ,我现在还不知道任何事情,”他继续道。“我没有看到芯片会让我们拥有100 Gb / s通道。这意味着上升时间大约为2 ps。芯片所需的上升时间必须是地狱般的。一位只会是10 ps。“ 



也就是说,我没有得到Ritchey预期需要集成光子学等激烈解决方案的印象。我问他是否知道什么创新 - 如先进的PCB材料和均衡方案与FEC一起发挥 - 将需要我们到那里。 “我确实希望我们能够继续看到纠错和补偿方式设计出更多聪明的东西。不知道到底是什么。如果我在这个行业中学到了什么,那就是:如果有足够的钱在里面,有人会想办法。“ 

用户喜欢...

实现优化PAM4印刷电路板

随着物联网(IoT)和5G行动宽带应用的兴起,预计总体数据流量将会迅速增长,400G以太网络(400GbE)作为新一代有线通讯标准,能够有力支持这一趋势。在400GbE通讯的实施中,其电气接口在8信道上...


400G以太网里的PAM4技术是个什么东东?

PAM(Pulse Amplitude Modulation:脉冲幅度调制)信号是下一代数据中心做高速信号互连的一种热门信号传输技术,可以广泛应用于200G/400G接口的电信号或光信号传输。 传统的数字信号最多采用的是...


QORVO®为数据中心推出种类丰富的PAM4产品系列

全新TIA及驱动器能够优化数据中心和客户端的操作性能 Qorvo, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)今天宣布,推出了五个新的低功率4级脉冲幅度调制(PAM4)光纤解决方案。这些新产品可连接数据中心内...


QORVO为数据中心推出种类丰富的PAM4产品系列

全新TIA及驱动器能够优化数据中心和客户端的操作性能 实现互联世界的创新RF解决方案提供商Qorvo, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)今天宣布,推出了五个新的低功率4级脉冲幅度调制(PAM4)光纤解...


是德科技推出高性能PAM4误码仪及100GHz采样示波器模块

是德科技在2017年Design con展示针对 400G/PAM-4 设计的最新测试和测量技术,包括高度综合的 M8040A 64 Gbaud高性能比特误...


Xilinx演示56G PAM4收发器技术迎接下一代以太网部署

定位于下一代高密度 400G 和 Tb 接口;支持下一波以太网部署 赛灵思公司今天宣布运用四级脉冲幅度调制 (PAM4) 传输机制并采用 56G 收发器技术开发了一款16nm FinFET+ 可编程器件。针对下一代线...


采用PAM4编码数据 高速互连系统突破速度极限

含有CDFP 1型铜缆的互连系统,能提供更高数据传输速度,让电信与网络应用中的核心交换机、数据中心和路由器实现更高速度的互连效果 如同NASCAR的赛车手一样,当今的电子设备设计人员也...