图零 : CTIMES高速数位讯号的创新驱动力研讨会现场 |
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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。
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。
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。
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。