Molex:超越 224G：展望共封装铜缆的未来

为了满足 AI 数据中心对更快、更密集互连系统的持续需求，工程师们正在规划超越 224G 的速度。虽然可插拔光学技术仍适用于长距离连接，但共封装铜缆凭借功耗更小、延迟更低、整体系统成本更优等显著优势，可为较短距离传输提供极具吸引力的替代方案。

由于 224G 技术刚刚开始在更广泛的市场中部署，未来的战略发展路径依然充满无限可能。对于任何正在思考共封装铜缆未来发展的系统架构师来说，理解每一种物理层路径的利弊权衡是至关重要的第一步。

选择合适的物理层，归根结底在于在模拟信道的难度与数字信号处理的复杂度和功耗之间取得平衡。尽管业界已经讨论过 PAM-8，但工程师普遍认为其复杂度过高，难以实际落地。这样一来，就剩下三条主要的竞争路径：336G PAM-4、448G PAM-6 和 448G PAM-4。

336G PAM-4
选择 336G PAM-4 选项意味着信道目标更易实现，其奈奎斯特频率较低，约为 84 GHz。一些超大规模运营商将 336G 路径视为一种务实、渐进的步骤，因为它采用成熟的编解码技术。然而，与 448G 方案相比，336G PAM-4 方案的每通道总吞吐量更低。主要缺点在于，336G PAM-4 可能只是一个临时解决方案，不久的将来仍需进一步迁移和重新设计。

448G PAM-6
目前，PAM-6 调制方案是实现 448G 数据传输率最实用的方式。PAM-6 方法可规避超过 110 GHz 的极端奈奎斯特频段，从现有 224Gbps PAM-4 设计完成技术过渡，工程实现难度更低。

与此同时，由于 448G PAM-6 采用非 2 的幂次方映射，因此对信噪比 (SNR) 的要求更为严格，且可能导致互操作性难题。由于 PAM-6 将六个幅度电平压缩到相同的电压摆幅内，信号眼图张开度会显著变小。这使得信号在整个信道内容易受到串扰、抖动和非线性失真的影响。

448G PAM-4
448G PAM-4 路径是实现光学等效，且符号映射最简单的一种理想方式。如果工程师能够构建出可量产的传输信道，PAM-4 将有望实现最佳的每比特成本。

要达到这一里程碑，需要对芯片布局进行彻底重新设计，以克服约 112 GHz 这一高难度的奈奎斯特频率难题。业界的目标是在不增加表面粗糙度或焊盘清洁度新限制的前提下，达到 112 GHz 目标。虽然 PAM-4 信号本身在数字域中处理起来更简单、更干净，但对于硬件开发人员而言，生成所需的模拟频率要困难得多。

将奈奎斯特基本频率提升至 112 GHz，会对物理互连系统和材料的信号完整性造成巨大压力。要达到这样的速度，就必须仔细权衡可接受的 SNR，并避免过度依赖功耗巨大的数字信号处理 (DSP)。

走线和转接板损耗
为了在 112 GHz 频率下保持信号完整，电路板需要采用超平滑的铜走线。传统较粗糙的铜会迫使高频信号在微小的凸起上传输，这会大幅增加传输线上的插入损耗。由于超平滑铜会增加电路板分层的风险，制造商通常依赖专用粘合膜来固定走线，同时确保不降低信号质量。

在极端频率下保持信号完整性，还迫使人们转为使用具有更低损耗因子的介电材料。工程师通常采用混合层叠结构，将特氟龙基材料与传统的玻璃纤维结合在一起，以便在低损耗特性和所需的机械稳定性之间取得平衡。

连接器和电缆损耗预算
接触件几何形状或介电转换处微小的阻抗失配都会引起明显的反射，从而干扰高速信号。设计人员必须找出并消除每一个可能的损耗来源。清理信号路径通常意味着优化连接器架构并尽量减少对配接口，以减少信号衰减。

均衡和热权衡
先进的数字信号处理技术可以通过发送端预加重和接收端均衡来补偿部分信道失真。但依赖更重的处理负载会增加芯片功耗并提高热密度，从而给系统级散热带来复杂的挑战。

当增加的功耗和延迟导致总体拥有成本高于竞品光学解决方案时，高强度的数字信号处理方案便不再具备实用价值。当功耗负担过高时，架构师必须转而依靠更加干净的物理信道。

制造良率风险
成功的实验室演示与可量产的传输信道之间的差别，归根结底在于严格的过程控制。在极端频率下，每一个冲压和模塑特性的公差范围都会变得极其严苛。装配过程中的微小变化，例如基板翘曲，都会缩小 SNR 裕度，并危及大规模生产的良率。

由于裕量更加紧张，即使接触件几何形状或基板平整度上存在微小的制造偏差，也可能导致信道不符合规格。微小的装配公差很快就会在制造车间里转化为显著的良率损失。

将高频铜互连从实验室推向数据中心机架，关键在于整个制造生态系统的严格协同。最终，在这三种场景中，哪种能率先以可接受的成本和功耗指标，实现满足目标奈奎斯特频率、可量产的传输信道，才能成为市场标准。

OIF 和 IEEE 等组织负责指导互操作性测试，但对于下一代共封装铜缆技术，目前尚无明确标准。硅 SerDes 供应商将最终决定可用的调制方案，并主导可行部署的时间表。当某家大型数据中心运营商或交换机供应商集成一种解决方案，为行业其他厂商树立事实标准时，广泛的超大规模应用就可能发生。

在三种场景中，如果 448G PAM-6 在互操作性上遇到困难，或者 448G PAM-4 在 112 GHz 奈奎斯特频率下被证明制造难度过高，系统架构师将需要分阶段迁移策略。在这种情况下，336G PAM-4 将成为业界最有可能的备用路径。

系统架构师需要在满足当下实际硬件需求的同时，兼顾未来的发展需求。Molex 的策略依托为企业级应用生产数百万个近 ASIC 互连产品积累的制造经验，侧重于对现有 Impress 平台进行迭代和优化。

为支持最有可能的近期发展路径，Molex 将制造用于 336G PAM-4 和 448G PAM-6 链路的演示套件和经验证的评估板。与此同时，工程师们正在积极测试超低损耗材料和先进的微型连接器几何结构，以实现 448G 的光学目标。

Molex 还将差动信号线对数量翻倍，以满足交换机市场与 GPU 市场的不同需求。当设计方案仍然需要光学器件时，Molex 将继续通过 ELSFP 互连系统等核心解决方案，为更广泛的生态系统提供支持。这些组件可在铜缆和光学两种路径上实现可靠的集成。

为做出恰当的选择，请了解 Molex 共封装铜缆解决方案如何提供对下一代数据中心架构至关重要的可靠性能与制造规模。