高（gāo）速先生成員-- 黃剛（gāng）

 

28G到56G的產品現在在行業內已經趨於成熟了，高速先生也幫助過非常非常多的朋友實現了這個速率下的產品的量產。而（ér）很多客戶在做28G NRZ和56G PAM4的過程中，也（yě）跟著高速先生（shēng）一起翻（fān）翻損耗協議，例如看（kàn）到（dào）下麵的28G和56G關於（yú）光模（mó）塊損耗的協議時，不禁會感（gǎn）慨，原來28G和56G居然損耗是一樣的啊（ā），居然都是要求（qiú）在基頻下主板（bǎn）的損耗為7.3dB。

 

 

基頻這個概念大家相信已經很清楚了吧，例如28G NRZ的基頻是14GHz。如果還不清楚的（de）話，可以再翻翻高速先生上個季度寫過的文章《明明我說的是25G信號，你卻讓（ràng）我（wǒ）看12.5G的損耗？》。不看還好，看完之後相信大家就有意見了，28G NRZ的基頻是14GHz我相信，56G PAM4的基頻不就是28GHz嗎，明明基頻都不一樣，怎麽能說（shuō）它們的損耗是一（yī）樣（yàng）的（de）呢？

 

 

這可能的確涉及到部分（fèn）朋友的知識盲（máng）區了，其實就是NRZ和PAM4的編（biān）碼方式的（de）區別。NRZ也就是（shì）我們常說的不歸零嗎，也就是不是0就是1，所以在一個時鍾（zhōng）周（zhōu）期內隻（zhī）傳輸2位比特。PAM4則不是，它采用四電平脈衝幅度調製，用4個（gè）不同（tóng）的信號電平來（lái）進行信號傳輸，所以在（zài）一個時鍾周期內能（néng）傳輸4位比特。說的（de）有點幹哈，那我們（men）就（jiù）大概畫個草圖，你們就能理解了。

 

 

所以在基（jī）頻，也就是（shì）時鍾頻率不提升的情況下， PAM4就天然比NRZ多采樣一倍的比特，因此（cǐ）56G PAM4並不需要提升一倍的基頻，隻需要和28G NRZ一樣就好了，隻不（bú）過（guò）從眼圖（tú）上看，就由NRZ的“一個眼睛”變成了PAM4的“3個眼睛”，也就是像文章封麵給（gěi）大家展示（shì）的（de）一（yī）樣（yàng）。這時候再回去看（kàn）之前兩（liǎng）個協議的損耗對比，都是在14GHz時滿足7.3dB的損（sǔn）耗，的確它們兩種不（bú）同速率的通道損耗是一樣（yàng）一（yī）樣的哦！

所以就有（yǒu）了之前很多朋友在問，那損耗都一樣了，不就（jiù）是PCB上（shàng）走線（xiàn）長度一樣（yàng）嗎，既然走線長度一樣，也不就（jiù）意味著設計一樣嗎（ma）？做28G NRZ產品的（de）朋友豈不是虧了，還不如直接上56G PAM4呢！

 

 

總感覺56G PAM4速率能提升一倍，但是和（hé）28G NRZ損耗一樣這個事情，怎麽看都有貓膩。覺得還是要驗證一下比較好，例如我們搭（dā）建一個在理想收發模型（xíng）下去傳輸不同損耗（hào）量級的理想傳輸線（xiàn）的仿真鏈路。所謂理想收發模型就是內阻（zǔ）理想，封裝理想，無（wú）加重均衡參數的模型，而理想傳輸線就是阻（zǔ）抗完全匹（pǐ）配的模（mó）型。

 

 

我們想驗證不同的損耗情況下，28G NRZ和56G PAM4的眼圖表現的（de）對比情況。傳（chuán）輸線的損耗我們從1dB到6dB，每隔1dB進（jìn）行遞增來驗證，如下所示：

 

 

首先我們（men）來驗證下28G NRZ在不同通道損耗下的眼圖表現，下麵的在協議要求的誤碼率-15次（cì）方下的眼圖結果。

 

 

框框從大到小分別是1dB到6dB的眼圖結果，下（xià）麵是具體的（de）眼圖眼寬的結果列表。從左到右分別是1dB到6dB的結果。

 

 

可以看（kàn）到從1dB的眼高（gāo）為811mV到（dào）6dB的眼圖為373mV，減小的（de）還算是比較的線性。

那（nà）麽我們再看看同樣的1dB到6dB的通（tōng）道損耗在56G PMA4下的表現是不是（shì）和28G NRZ一樣的線性呢？

 

 

結果絕對讓你們大（dà）跌眼鏡，雖然從（cóng）眼圖的形狀已經猜到（dào），56G PAM4的眼圖一（yī）定會比28G NRZ差，因為NRZ就一（yī）個（gè）眼睛，但（dàn）是PAM4要分為3個眼睛。在同樣的輸出幅度下，PAM4的信噪（zào）比（bǐ）（SNR）也天然比（bǐ）NRZ少了9.5dB（時間關係，這（zhè）裏就（jiù）不展開解釋了（le）哈）。但是協議上已經對PAM4信號有了（le）很大的（de）寬容度。例如芯片接收的誤碼率要（yào）求從NRZ的-15次方大幅降低到隻需要-6次方，另外從芯片接收眼圖標準來看。大部分芯片對28G NRZ的接收眼高還需要150mV左右，但是對PAM4的話，隻（zhī）需要不到30mV的樣子。

然而即使是做了那麽多寬鬆的（de）規定，PAM4眼圖隨著損耗的遞（dì）增（zēng），變化也是大家想象不到的大！從-6次方誤（wù）碼率下（xià）的不同損耗眼圖結（jié）果來看，差別非常的明顯而且不線性（xìng）。

 

 

等等，我沒眼花吧，每種電平隻有5個顏色嗎？不是說好的從1dB到6dB一共6個（gè）損耗量級的掃描眼圖嗎？對的（de），你沒看錯，誤（wù）碼率眼圖顯示的結果才5種，因為（wéi）6dB通道損耗的眼圖結果是……0！！！如下（xià）列表所示：

 

 

不會吧，56G PAM4隨著（zhe）損耗的遞增，差異那麽大嗎？而且6dB在不加均衡（héng）的情（qíng）況下，就已經（jīng）沒有眼圖了？是的，28G NRZ隨著（zhe）損耗的增加，眼（yǎn）高減少的線性（xìng）度還行，但是56G PAM4就完全不講（jiǎng）武德了哈，下圖是兩種（zhǒng）情況下隨損耗變化的眼高曲線對比，一看就差異很大了。

 

 

先（xiān）不說其他別的設計差異，就說協議規定的損耗相同這個事情，也能看（kàn）出兩者極大的差異。當然不能說（shuō）協議不對哈，至少從仿真結果上看，無源指（zhǐ）標對於眼高（gāo）的差異度是巨（jù）大的（de）。或許在芯片的加重均衡參（cān）數上，56G PAM4需要更複雜的接收端均衡算法（例如FFE/DFE/CTLE）來把無源（yuán）上的差異給彌補掉，這就對硬件實現和芯片性能（néng）提出了更（gèng）高的要求‌。

 

 

文章寫得太長了，本來高速先生還打算把其他設計上（shàng）差異導致的兩種仿真結果的差異一一（yī）給大家展示出來，隻能先當本期文（wén）章的問題問問大家（jiā）了，後（hòu）麵看大家回答（dá）的積極性再決定要不要寫第二篇文章繼（jì）續講述了哈！