Cadence如何利用 PAM4 SerDes 技术赋能数据互联？

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作者  /   Kalar Rajendiran

 

 

随着人工智能 （AI）、高性能计算 （HPC） 和 5G 等数据密集型应用的快速扩展，需要能够高效可靠地处理海量数据的连接解决方案。利用 PAM4（脉冲幅度调制 4 级）信令的 224G/112G 串行器/解串器 （SerDes） 技术的出现，代表了满足这些需求的重大飞跃。

 

Cadence Silicon Solutions Group 的高级产品线经理 Yang Zhang 在7月份的设计自动化大会 （DAC）上围绕该主题做了演讲。

 

 

Part 1

PAM4高速SerDes的重要性

 

提高数据吞吐量：与传统的 NRZ（不归零）编码相比，PAM4 调制通过每个符号传输两个比特而不是一个，有效地将数据速率提高了一倍。此功能对于超大规模数据中心和 AI 应用程序至关重要，这些应用程序需要快速数据传输才能有效地管理大量数据。

 

电源效率：通过在不相应增加信号速率的情况下实现更高的数据速率，PAM4技术更有效地管理了功率消耗和热量散发。这对于在大型数据中心中保持运营成本和热管理至关重要。

 

可扩展性和集成：PAM4 SerDes支持高互联密度，这对于扩展数据中心网络至关重要。将其集成到先进封装解决方案，如chiplets和co-packaged optics中，进一步通过减少延迟和改善信号完整性来提高性能和可扩展性。

 

 

Part 2

高速SerDes的应用场景

 

高速SerDes技术具有高度的适应性，能够满足现代连接解决方案中必不可少的多种传输距离要求。对于长距离（LR）应用，SerDes适用于背板铜缆、芯片到芯片和背板等场景，确保在长距离下实现可靠通信。中等距离（MR）应用，如芯片到芯片，受益于性能和距离的平衡。同时，短距离（VSR和XSR）适用于芯片到模块、近距离光学、芯片到芯片和同封装光学应用，在受限区域内提供超低延迟和高带宽。

 

这些多样化的应用领域展示了高速串行解串器技术的多功能性和关键作用。在数据中心中，它支持在设施之间和内部进行快速可靠的数据传输的必要需求。AI和HPC应用需要高带宽和低延迟来高效处理大量数据集，SerDes技术在这方面表现良好。随着5G的出现，电信行业也从高速SerDes中受益匪浅，确保了坚固可靠的高速连接，从而促进了大量数据的无缝传输。

 

• 以太网在数据中心运营中的应用

 

以太网技术是数据中心运营不可或缺的一部分，在长距离、中等距离和短距离应用中提供灵活的解决方案。在长距离应用中，以太网将数据中心的基础设施的不同部分连接起来，跨越更长的距离。中等距离以太网支持芯片到芯片场景，在性能和距离之间取得平衡。短距离以太网适用于芯片到模块、近距离光学、芯片到芯片和封装光学等应用，确保在受限空间内实现超低延迟和高带宽。这些多样化的应用凸显了以太网在维护高效、高性能数据中心运营方面的关键作用。

 

• 超以太网联盟（UEC）

 

虽然以太网解决方案已针对低延迟进行了优化，以支持高速数据传输和高效处理，但持续的改进至关重要。超以太网联盟（UEC）成立于Linux基金会之下，旨在为高性能计算和AI应用提升以太网性能。UEC的使命是开发基于以太网的解决方案，以与InfiniBand等技术竞争，提供灵活性、高性能和成本效益。通过改进以太网的传输层并引入高级拥塞控制和多路径等功能，UEC旨在满足AI和HPC工作负载的特定需求。

 

 

Part 3

Cadence 在SerDes技术方面的创新

 

 

公司的解决方案包括业界领先的224G/112G/56G物理层IP和控制器IP。这些解决方案不仅支持高达800G/1.6T的子系统，还展现出卓越的硅性能，在Cadence测试芯片和客户生产芯片中均已得到验证。

 

 

除了支持LR、MR、VSR和XSR外，Cadence的解决方案还支持Ultra Long Reach (ULR)。通过成为UEC的成员，Cadence还积极参与UEC推进以太网以满足未来AI和HPC应用需求的努力。

 

• 亮点

 

SerDes解决方案中的最大似然序列检测（MLSD）和反射消除是其两个主要功能。

 

将MLSD集成到高速SerDes技术中代表了数据传输信号处理方面的重大进步。通过利用Viterbi算法，MLSD在保持功率效率的同时，显著提高了BER并减轻了远距离反射的影响。这对于需要低延迟和高带宽的应用非常重要，例如AI、HPC和数据中心连接。

 

反射消除技术的集成有助于改善数据传输的比特误码率（BER）和整体可靠性。反射可能由各种设计缺陷引起，如连接器耦合、封装/PCB阻抗失配和封装串扰，在生产系统中对链路的BER产生显著影响。反射消除技术可以将误码率提高一到两个数量级。

 

 

Part 4

总结

 

224G/112G PAM4 SerDes技术的部署对于满足高速互联、人工智能和网络应用不断增长的需求至关重要。赛灵思先进的SerDes解决方案以其经过验证的性能和灵活性在技术变革中发挥着重要作用。

 

随着行业的不断发展，像UEC这样的联盟引领的创新将进一步提升以太网的能力，确保其继续成为全球通信和数据交换基础设施的重要基石。

 

原文链接：

https://semiwiki.com/ip/347532-empowering-ai-hyperscale-and-data-center-connectivity-with-pam4-serdes-technology/

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