news 2026/4/23 16:17:55

【IC】芯片互连通信速率对比

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张小明

前端开发工程师

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【IC】芯片互连通信速率对比

我们可以把现在的互连技术看作是一场**“谁能跑得最快”**的赛跑。

目前的冠军毫无疑问是以太网 (Ethernet),而GDDR显存接口紧随其后。

以下是当前主流互连协议的单通道 (Per Lane/Pin)最高通信速率排名(按已发布或即将在 1-2 年内商用的标准):

1. 速度排名榜 (单通道速率)

排名协议标准单通道速率调制方式备注
No.1Ethernet (IEEE 802.3dj)224 GbpsPAM4目前的王者。标准制定中,测试芯片已出。
No.2PCIe Gen 7.0128 GbpsPAM4预计 2025 年正式发布标准,2027年商用。
No.3UCIe 2.064 GbpsPAM4/NRZ专为 Chiplet 设计,不需要跑长线,所以没推太高。
No.4GDDR732 ~ 48 GbpsPAM3显存专用。虽然单脚速率不如 SerDes,但它有 256/384 个脚一起跑,总带宽恐怖。
No.5DDR6(规划中)17.6 ~ 21 GbpsPAM4内存最慢,因为它是单端信号且负载极重(要挂多个内存颗粒)。

2. 谁最容易逼近理论上限?

答案是:以太网 (Ethernet)

为什么是以太网?

因为以太网的物理环境相对最单纯,且为了速度不惜代价

  • 技术堆料最猛:以太网 PHY 通常采用最先进的半导体工艺(3nm),也是第一个引入 PAM4、第一个引入强力 FEC (纠错码) 的协议。它的延迟可以很大(百纳秒级),这给 DSP 留出了巨大的运算空间去压榨信道容量。
  • 拓扑简单:相比 PCIe 要处理复杂的树状结构、热插拔、向后兼容;以太网通常就是点对点(Switch 到网卡),信道相对干净。
谁最难提速?

DDR (内存)

  • DDR 是单端信号(抗干扰差)。
  • DDR 是总线拓扑(一根线上挂好几个内存颗粒,电容负载极大)。
  • DDR不能忍受延迟(CPU 读内存慢 1ns 都不行,所以不能用强力 FEC 和复杂 DSP)。
  • 这就是为什么 DDR5 才跑 6.4 Gbps,而同期的 PCIe 已经跑 32 Gbps 了。

3. 特殊选手点评:GDDR7 的 PAM3 魔法

你可能会注意到 GDDR7 用了一个奇怪的PAM3调制。

  • NRZ (PAM2):传 0, 1 (1 bit)
  • PAM4:传 00, 01, 10, 11 (2 bit) —— 对信噪比要求太高,显存环境太恶劣,跑不动。
  • PAM3:传 -1, 0, +1 (1.58 bit)。
    • GDDR7 极其聪明地选择了一条折中路线。它的信噪比要求比 PAM4 低,但带宽比 NRZ 高 50%。这是在显存这种对功耗、面积、噪声都极度敏感的场景下,逼近物理极限的最优解。

总结

  • 极速之王Ethernet (224G)。它代表了人类目前在铜线上传输数据的工程极限
  • 最难搞定DDR。受限于物理结构和延迟要求,它的提速最艰难。
  • 未来趋势:所有的协议都在向PAM4甚至更高级的调制方式演进,用信噪比换带宽是唯一的出路。
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