超越 224G：展望共封裝銅纜的未來

來源: Molex 莫仕連接器

為了滿足 AI 資料中心對更快、更密集互連系統的持續需求，工程師們正在規劃超越 224G 的速度。雖然可插拔光學技術仍適用於長距離連接，但共封裝銅纜憑藉功耗更小、延遲更低、整體系統成本更優等顯著優勢，可為較短距離傳輸提供極具吸引力的替代方案。

由於 224G 技術剛剛開始在更廣泛的市場中部署，未來的戰略發展路徑依然充滿無限可能。對於任何正在思考共封裝銅纜未來發展的系統架構師來說，理解每一種實體層路徑的利弊權衡，是至關重要的第一步。

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01 超越 224G 的三條競爭路徑

選擇合適的實體層，歸根結底在於在類比通道的難度與數位信號處理的複雜度和功耗之間取得平衡。儘管業界已經討論過 PAM-8，但工程師普遍認為其複雜度過高，難以實際落地。這樣一來，就剩下三條主要的競爭路徑：336G PAM-4、448G PAM-6 和 448G PAM-4。

336G PAM-4

選擇 336G PAM-4 選項意味著通道目標更易實現，其奈奎斯特頻率較低，約為 84 GHz。一些超大規模運營商將 336G 路徑視為一種務實、漸進的步驟，因為它採用成熟的編解碼技術。

然而，與 448G 方案相比，336G PAM-4 方案的每通道總輸送量更低。主要缺點在於，336G PAM-4 可能只是一個臨時解決方案，不久的將來仍需進一步遷移和重新設計。

448G PAM-6

目前，PAM-6 調製方案是實現 448G 資料傳輸率最實用的方式。PAM-6 方法可規避超過 110 GHz 的極端奈奎斯特頻段，從現有 224Gbps PAM-4 設計完成技術過渡，工程實現難度更低。

與此同時，由於 448G PAM-6 採用非 2 的冪次方映射，因此對信噪比 SNR 的要求更為嚴格，且可能導致互通性難題。由於 PAM-6 將六個幅度電平壓縮到相同的電壓擺幅內，信號眼圖張開度會顯著變小。這使得信號在整個通道內容易受到串擾、抖動和非線性失真的影響。

448G PAM-4

448G PAM-4 路徑是實現光學等效，且符號映射最簡單的一種理想方式。如果工程師能夠構建出可量產的傳輸通道，PAM-4 將有望實現最佳的每比特成本。

要達到這一里程碑，需要對晶片佈局進行徹底重新設計，以克服約 112 GHz 這一高難度的奈奎斯特頻率難題。業界的目標是在不增加表面粗糙度或焊盤清潔度新限制的前提下，達到 112 GHz 目標。雖然 PAM-4 信號本身在數位域中處理起來更簡單、更乾淨，但對於硬體開發人員而言，生成所需的類比頻率要困難得多。02

02 112 GHz 通道的物理現實

將奈奎斯特基本頻率提升至 112 GHz，會對物理互連系統和材料的信號完整性造成巨大壓力。要達到這樣的速度，就必須仔細權衡可接受的 SNR，並避免過度依賴功耗巨大的數位信號處理（DSP）。

走線和轉接板損耗

為了在 112 GHz 頻率下保持信號完整，電路板需要採用超平滑的銅走線。傳統較粗糙的銅會迫使高頻信號在微小的凸起上傳輸，這會大幅增加傳輸線上的插入損耗。由於超平滑銅會增加電路板分層的風險，製造商通常依賴專用粘合膜來固定走線，同時確保不降低信號品質。

在極端頻率下保持信號完整性，還迫使人們轉為使用具有更低損耗因數的介電材料。工程師通常採用混合層疊結構，將特氟龍基材料與傳統的玻璃纖維結合在一起，以便在低損耗特性和所需的機械穩定性之間取得平衡。

連接器和電纜損耗預算

接觸件幾何形狀或介電轉換處微小的阻抗失配都會引起明顯的反射，從而干擾高速信號。設計人員必須找出並消除每一個可能的損耗來源。清理信號路徑通常意味著優化連接器架構並儘量減少對配介面，以減少信號衰減。

均衡和熱權衡

先進的數位信號處理技術可以通過發送端預加重和接收端均衡來補償部分通道失真。但依賴更重的處理負載會增加晶片功耗並提高熱密度，從而給系統級散熱帶來複雜的挑戰。

當增加的功耗和延遲導致總體擁有成本高於競品光學解決方案時，高強度的數位信號處理方案便不再具備實用價值。當功耗負擔過高時，架構師必須轉而依靠更加乾淨的物理通道。

製造良率風險

成功的實驗室演示與可量產的傳輸通道之間的差別，歸根結底在於嚴格的程序控制。在極端頻率下，每一個衝壓和模塑特性的公差範圍都會變得極其嚴苛。裝配過程中的微小變化，例如基板翹曲，都會縮小 SNR 裕度，並危及大規模生產的良率。

由於裕量更加緊張，即使接觸件幾何形狀或基板平整度上存在微小的製造偏差，也可能導致通道不符合規格。微小的裝配公差很快就會在製造車間裡轉化為顯著的良率損失。

一句話理解：112 GHz 不只是“信號跑得更快”，而是把材料、幾何結構、阻抗控制、散熱能力和製造一致性同時推向極限。

03 共封裝銅纜：生態系統協同與市場應用

將高頻銅互連從實驗室推向資料中心機架，關鍵在於整個製造生態系統的嚴格協同。最終，在這三種場景中，哪種能率先以可接受的成本和功耗指標，實現滿足目標奈奎斯特頻率、可量產的傳輸通道，才能成為市場標準。

OIF 和 IEEE 等組織負責指導互通性測試，但對於下一代共封裝銅纜技術，目前尚無明確標準。矽 SerDes 供應商將最終決定可用的調製方案，並主導可行部署的時間表。

當某家大型資料中心運營商或交換機供應商集成一種解決方案，為行業其他廠商樹立事實標準時，廣泛的超大規模應用就可能發生。

在三種場景中，如果 448G PAM-6 在互通性上遇到困難，或者 448G PAM-4 在 112 GHz 奈奎斯特頻率下被證明製造難度過高，系統架構師將需要分階段遷移策略。在這種情況下，336G PAM-4 將成為業界最有可能的備用路徑。

04 面向共封裝銅纜未來的擴展解決方案

系統架構師需要在滿足當下實際硬體需求的同時，兼顧未來的發展需求。Molex 莫仕的策略依託為企業級應用生產數百萬個近 ASIC 互連產品積累的製造經驗，側重于對現有 Impress 平臺進行反覆運算和優化。

為支援最有可能的近期發展路徑，Molex 莫仕將製造用於 336G PAM-4 和 448G PAM-6 鏈路的演示套件和經驗證的評估板。與此同時，工程師們正在積極測試超低損耗材料和先進的微型連接器幾何結構，以實現 448G 的光學目標。

Molex 莫仕還將差動信號線對數量翻倍，以滿足交換機市場與 GPU 市場的不同需求。當設計方案仍然需要光學器件時，Molex 莫仕將繼續通過 ELSFP 互連系統等核心解決方案，為更廣泛的生態系統提供支援。這些元件可在銅纜和光學兩種路徑上實現可靠的集成。

為做出恰當的選擇，請瞭解 Molex 莫仕共封裝銅纜解決方案如何提供對下一代資料中心架構至關重要的可靠性能與製造規模。

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結語

224G 之後的共封裝銅纜演進，並不存在一個簡單直接的標準答案。336G PAM-4、448G PAM-6 與 448G PAM-4，各自代表了不同的工程取捨：更穩妥的過渡、相對現實的折中，或更理想但更具挑戰的目標路徑。

真正決定哪條路線成為主流的，不只是理論性能，而是可製造性、互通性、功耗、熱設計與市場採納速度的綜合結果。對系統架構師而言，最重要的是為多種可能性提前做好技術準備。

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