图零 : CTIMES高速数位讯号的创新驱动力研讨会现场

以高速讯号打造新一代AI平台

在当今快速变化的科技环境中，人工智慧（AI）的发展正在重塑资料中心的运作方式。资料中心作为AI平台的基础，其性能依赖於高效的输入/输出（I/O）传输介面，而PCIe技术的进步对於提升AI应用的性能非常重要。随着AI加速晶片的广泛应用，PCIe介面上的加速卡设计逐渐成为推动整体产业进步的关键技术。

图一 : 艾飞思科技执行长沈忠荣

艾飞思科技执行长沈忠荣指出，在AI平台中，PCIe与高速乙太网持续演进，使得AI应用能够获得更高的频宽和更低的延迟。特别是在AI加速晶片的厂商中，PCIe的发展不仅提高了数据传输的效率，还帮助满足了对高效能运算的需求。自2019年5月发布PCIe 5.0规范以来，其频宽已经达到32 GT/s，并且保持了与所有前代PCIe架构的向後兼容性，这让许多企业能够无缝地升级其系统。这一规范还透过减少通道损耗至36dB和进行电气改进，显着提升了信号的完整性和连接器的机械性能，为AI、云端和企业应用提供了更稳定的基础。

随着技术的进一步演进，PCIe 6.0於2022年1月发布，这一新标准的原始数据速率达到64 GT/s，透过x16配置可达256 GB/s，实现了频宽及能效的双倍提升。这一版本引入了四级脉冲振幅调变（PAM4）信号技术，并结合轻量级前向错误更正（FEC）和循环冗馀检查（CRC）技术，降低了由PAM4信号引起的位元错误率。这些技术的应用不仅提高了数据传输的可靠性，还支援Flit编码，使得频宽增益超过了以往的标准。

然而，PAM4技术的导入也带来了一些挑战，包括幅度减少和由电平转换造成的UI时间损失，这些问题需要透过精细的设计和测试来克服。为了确保信号质量和性能，PCIe合规测试涵盖了多项测试项目，包括发射器信号质量测试、脉冲宽度抖动测试以及接收端位元错误率测试等，这些测试不仅能验证产品的性能，还为未来的技术发展提供了数据支持。

高速信号的发展对AI相关应用至关重要。随着PCIe规范的持续进步，资料中心在AI技术的推广和应用中将发挥越来越大的作用。随着新技术的引入和合规测试的推进，AI的潜力将得到更大程度的发挥，从而推动整个产业向更高效、更智能的方向发展。

兼具效率与安全的高速数位讯号传输

Littelfuse专注於电路保护、功率半导体、工业控制、感测技术、开关与互连以及运输解决方案。致力於推动电子化和电气化的发展，并透过创新技术和策略性收购来加速成长。Littelfuse的产品可涵盖电动交通、工业自动化、数据中心、消费电子及建筑解决方案，致力於为客户提供高效、安全的解决方案，满足不断变化的市场需求。这些技术的持续创新使Littelfuse在全球电子元件市场中保持竞争力。

图二 : Littelfuse应用工程师刘志宏

Littelfuse应用工程师刘志宏表示，Littelfuse的解决方案范围相当广泛，包括电路保护解决方案、功率半导体解决方案、工业控制解决方案、感测解决方案、C&K开关，以及运输解决方案等。特别是在电路保护方面，Littelfuse提供的方案包括过电流保护、静电放电（ESD）保护和过电压保护等。这些技术不仅能有效防止电路中的意外损坏，还能提升设备的整体可靠性。Littelfuse在UL、IEC、ITU、AEC-Q等多项国际标准拥有丰富的专业知识，并具备全球应用专业网路，随时准备帮助客户解决各种设计挑战。

随着工业环境的复杂性增加，各种电气危害也日益突出。Littelfuse深知这些挑战，并针对常见的电气危害提供有效的保护方案。例如，诱导雷电浪涌可能会对工业数据线造成损害，而静电放电则可能损坏敏感的整合电路。此外，由於错误接线或绝缘损坏，电缆可能会暴露於交流电压下，进而引发电气故障。这些问题都需要高效的电路保护技术来应对，以确保设备的稳定运行。

在面对雷电和电源故障的威胁时，Littelfuse提供了一系列的保护方案。大多数雷电浪涌的威胁来自间接雷击，这可能在地上和地下的电力线上产生磁场，导致过电压瞬变浪涌。针对这一问题，Littelfuse的PoE++保护解决方案能够有效应对，特别是其TeleLink保险丝专为高速电信应用设计，能够保护电源故障过电流。根据不同的浪涌需求，客户也可以选择合适的TVS二极体，以确保系统的安全性。

此外，Littelfuse的SIDACtor系列在过电压保护方面也有出色表现。SIDACtor具有快速响应时间和长期可靠性，并且可在低电容的情况下运行，这使其成为电信和数据通信电路中理想的过电压保护器。尽管SIDACtor不能用於交流或直流电源线，且对於非常高的浪涌（最高可达5KA）有一定的限制，但其在特定应用中的优势仍然十分显着。

总结来说，Littelfuse 在电路保护解决方案方面的创新和专业知识，使其能够有效应对现代工业环境中的各种电气挑战。无论是在电动交通、工业、数据中心还是消费电子领域，Littelfuse 的产品都为客户提供了可靠的保护方案，帮助他们在面对不断变化的技术环境时，保持安全与稳定的运行。随着科技的进步，Littelfuse 将继续引领行业，为未来的电子化和电气化贡献力量。

Littelfuse也提供多种针对高速信号传输的保护方案，包括HDMI、DisplayPort、eSATA及USB Tx/Rx等。这些产品专为保护数据信号线免受ESD影响而设计。其低电容特性使其非常适合於HDMI和eSATA等高速接囗，并且小型化的外形设计为设计师提供了灵活的设计布局选择。

Littelfuse的新型嵌入式DisplayPort解决方案AQ7538是汽车级产品，具有0.3pF的低电容，确保信号完整性。此外，该解决方案提供8通道保护，适用於直通板布局，能有效提升设计的可靠性和性能。

Littelfuse在推动可持续发展和创新方面也采取了多项重要措施。首先是致力於开发环保的产品，这些产品不仅提高了能效，还减少了对环境的影响。例如，Littelfuse的电路保护解决方案和功率半导体技术目标在於提高能源使用效率，并降低整体能耗。Littelfuse也积极进行策略性收购，以扩大技术能力和应用领域。而Littelfuse也重视产品的可持续性，致力於遵循各项国际环保标准，并在产品设计中考虑可回收性和环境友好性。

PCIe及Ethernet高速PAM4讯号解析与验证挑战

随着数据传输需求的增加，高速信号技术在各种应用中变得更重要。然而，在提高传输速率的过程中，面临着多项挑战，特别是在NRZ信号中，随着频率的提高（例如32GHz），补偿??入损耗变得极具挑战性。

图三 : 安立知量测仪器部门专案经理王榆淙

安立知量测仪器部门专案经理王榆淙表示，为了解决这些挑战，四级脉冲振幅调变（PAM4）技术逐渐受到重视。PAM4将每两位元映射为一个符号，这样便可产生四种独特的组合，相较於NRZ，PAM4的频宽需求减少了一半。得注意的是，这种映射可以采用线性或灰度来编码，其中灰度编码的优势在於降低潜在的位元错误数量。PAM4技术已经被应用於IEEE/OIF-CEI标准中，显示了其在高速数据传输中的有效性。

在PAM4中，每个眼图的高度仅为NRZ眼图高度的三分之一，这导致信号噪声比（SNR）减少约9.5dB。垂直眼图的66%减少使得信号对串扰和反射的免疫能力降低，并因此提高了位元错误率（BER）。因此，在接收器测试中，对PAM4信号应力眼图校准的可靠性也很重要，仪器噪讯必须被准确地显示并消除，以确保BER评估和JTOL测试的准确性。

随着乙太网速度的提升，数据处理伺服器和网路设备的传输速度也需要相对提高。PCIe作为连接电脑与外围设备的介面标准，随着乙太网速度的增加而不断演进，从Gen1标准发展到Gen5，目前正在研究中的Gen6，以及计画中的Gen7。

PCIe 6.0的推出代表着数据速率的再次提升，其数据速率达到64 GT/s，这是PCIe 5.0的两倍，并为x16通道提供最高256 GB/s的双向频宽。此标准还利用固定大小的Flits，支援FEC和强大的CRC，在不影响延迟的情况下提高信号可靠性。

在PAM技术中，使用PAM4生成和接收数位脉冲信号，这使得PAM4信号的强度比NRZ低9dB，这一点会影响到信号的SNR和BER。为了应对高错误率，FEC技术被采用以降低错误率，强大的CRC在确保低延迟方面发挥了关键作用。