高速先生成員--黃剛

28G到56G的產品現在在行業內已經趨于成熟了，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。而很多客戶在做28G NRZ和56G PAM4的過程中，也跟著高速先生一起翻翻損耗協議，例如看到下面的28G和56G關于光模塊損耗的協議時，不禁會感慨，原來28G和56G居然損耗是一樣的啊，居然都是要求在基頻下主板的損耗為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，你卻讓我看12.5G的損耗？》。不看還好，看完之后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，怎么能說它們的損耗是一樣的呢？

這可能的確涉及到部分朋友的知識盲區了，其實就是NRZ和PAM4的編碼方式的區別。NRZ也就是我們常說的不歸零嗎，也就是不是0就是1，所以在一個時鐘周期內只傳輸2位比特。PAM4則不是，它采用四電平脈沖幅度調制，用4個不同的信號電平來進行信號傳輸，所以在一個時鐘周期內能傳輸4位比特。說的有點干哈，那我們就大概畫個草圖，你們就能理解了。

所以在基頻，也就是時鐘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56G PAM4并不需要提升一倍的基頻，只需要和28G NRZ一樣就好了，只不過從眼圖上看，就由NRZ的“一個眼睛”變成了PAM4的“3個眼睛”，也就是像文章封面給大家展示的一樣。這時候再回去看之前兩個協議的損耗對比，都是在14GHz時滿足7.3dB的損耗，的確它們兩種不同速率的通道損耗是一樣一樣的哦！

所以就有了之前很多朋友在問，那損耗都一樣了，不就是PCB上走線長度一樣嗎，既然走線長度一樣，也不就意味著設計一樣嗎？做28G NRZ產品的朋友豈不是虧了，還不如直接上56G PAM4呢！

總感覺56G PAM4速率能提升一倍，但是和28G NRZ損耗一樣這個事情，怎么看都有貓膩。覺得還是要驗證一下比較好，例如我們搭建一個在理想收發模型下去傳輸不同損耗量級的理想傳輸線的仿真鏈路。所謂理想收發模型就是內阻理想，封裝理想，無加重均衡參數的模型，而理想傳輸線就是阻抗完全匹配的模型。

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

首先我們來驗證下28G NRZ在不同通道損耗下的眼圖表現，下面的在協議要求的誤碼率-15次方下的眼圖結果。

框框從大到小分別是1dB到6dB的眼圖結果，下面是具體的眼圖眼寬的結果列表。從左到右分別是1dB到6dB的結果。

可以看到從1dB的眼高為811mV到6dB的眼圖為373mV，減小的還算是比較的線性。

那么我們再看看同樣的1dB到6dB的通道損耗在56G PMA4下的表現是不是和28G NRZ一樣的線性呢？

結果絕對讓你們大跌眼鏡，雖然從眼圖的形狀已經猜到，56G PAM4的眼圖一定會比28G NRZ差，因為NRZ就一個眼睛，但是PAM4要分為3個眼睛。在同樣的輸出幅度下，PAM4的信噪比（SNR）也天然比NRZ少了9.5dB（時間關系，這里就不展開解釋了哈）。但是協議上已經對PAM4信號有了很大的寬容度。例如芯片接收的誤碼率要求從NRZ的-15次方大幅降低到只需要-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，只需要不到30mV的樣子。

然而即使是做了那么多寬松的規定，PAM4眼圖隨著損耗的遞增，變化也是大家想象不到的大！從-6次方誤碼率下的不同損耗眼圖結果來看，差別非常的明顯而且不線性。

等等，我沒眼花吧，每種電平只有5個顏色嗎？不是說好的從1dB到6dB一共6個損耗量級的掃描眼圖嗎？對的，你沒看錯，誤碼率眼圖顯示的結果才5種，因為6dB通道損耗的眼圖結果是……0！！！如下列表所示：

不會吧，56G PAM4隨著損耗的遞增，差異那么大嗎？而且6dB在不加均衡的情況下，就已經沒有眼圖了？是的，28G NRZ隨著損耗的增加，眼高減少的線性度還行，但是56G PAM4就完全不講武德了哈，下圖是兩種情況下隨損耗變化的眼高曲線對比，一看就差異很大了。

先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，也能看出兩者極大的差異。當然不能說協議不對哈，至少從仿真結果上看，無源指標對于眼高的差異度是巨大的。或許在芯片的加重均衡參數上，56G PAM4需要更復雜的接收端均衡算法（例如FFE/DFE/CTLE）來把無源上的差異給彌補掉，這就對硬件實現和芯片性能提出了更高的要求。

文章寫得太長了，本來高速先生還打算把其他設計上差異導致的兩種仿真結果的差異一一給大家展示出來，只能先當本期文章的問題問問大家了，后面看大家回答的積極性再決定要不要寫第二篇文章繼續講述了哈！

問題：你們覺得56G PAM4在PCB設計上需要比28G NRZ更注意哪些點呢？

審核編輯 黃宇