芯脉:面向高速接口的SoC架构与完整性设计<3>
2.2.主流高速接口介绍
现代高速接口设计:带宽、损耗与成本的终极博弈
现代高速接口设计已不再是简单的 “布线-连通” 工作,它演变成一场在物理极限边缘的复杂博弈。其核心是在不断提升的数据带宽与不可避免的信号完整性恶化之间,进行多维度、系统级的权衡与优化。
现代高速接口设计是一场在多重约束下的系统性优化工程。
核心矛盾:带宽需求与物理信道衰减的固有冲突。
解决方案:依赖于复杂的信号处理(均衡) 和先进的材料与制造工艺。
设计本质:是在时序(性能)、功耗、成本、密度等多个维度上进行精妙的权衡(Trade-off)。
未来战场:从2D转向3D集成,面临TSV阻抗、热应力和复杂PDN等新挑战,迫使设计范式向 “多物理场协同设计” 演进。
成功的工程师不再是某个领域的专家,而是能够理解并驾驭这一复杂权衡系统的架构师。
2.2.1.核心矛盾:带宽提升与SI恶化的螺旋竞赛
2.2.1.1.带宽提升的驱动力与手段
需求驱动:人工智能/机器学习(AI/ML)、数据中心、5G/6G通信等应用对数据吞吐量提出近乎无限的需求。
技术手段:
提高速率:最直接的方式,从几Gbps发展到数十Gbps,甚至上百Gbps(如PCIe 6.0/7.0,800G/1.6T以太网)。
采用高阶调制:从不归零码(NRZ,1bit/symbol)转向脉冲幅度调制(PAM4,2bits/symbol)。这是当前主流技术,在相同符号率下将带宽提升一倍。例如,56Gbps PAM4的有效数据速率与28Gbaud的符号率相当。