要實現(xiàn)超過100 Gb/s的數(shù)據(jù)速率，高壓、高階PAM-8信號至關重要，這就要求接收機具有極高的線性度以保持優(yōu)異的信噪比。

據(jù)外媒報道，由韓國漢陽大學（Hanyang University）電子工程系碩士/博士研究生Sangwan Lee先生和電子工程系副教授Jaeduk Han博士領導的研究團隊提出了一種多路徑架構，該架構在線性度和功耗之間實現(xiàn)了更優(yōu)的平衡。

圖片來源： 漢陽大學

這種新型高線性接收機前端系統(tǒng)采用28nm CMOS工藝，并具備雙抽頭前饋均衡器（FFE）功能，實現(xiàn)了高達108 Gb/s的數(shù)據(jù)速率，輸入電壓范圍為1.4 Vppd，總功耗僅為210.8 mW，效率高達1.95 pJ/bit。

Lee先生表示：“在這項研究中，我們通過兩種獨特的‘PAM-8’信號處理架構，最大限度地提高了功率效率和信號處理能力，這對于下一代高速通信至關重要。”

研究人員首先通過“多路徑架構”顯著改善了線性度和功率之間的權衡。他們通過將信號路徑分割成多個部分來設計該架構，使每個路徑能夠處理總動態(tài)范圍的一部分。

因此，所需的切片器或采樣器數(shù)量減少，降低了末級負載，并實現(xiàn)了顯著的效率提升：僅需增加20%的功率，線性度即可翻倍。

接下來，研究團隊通過“分離式FFE路徑”有效地補償了信道損耗。由于高速信號會遭受顯著的信道損耗，因此通過FFE進行補償至關重要。然而，在傳統(tǒng)的接收機架構中，F(xiàn)FE必須直接處理大電壓信號，從而導致信號壓縮。

研究人員設計了一種將FFE路徑與主路徑完全分離的結構，使其僅使用一個較小的衰減信號即可計算補償值。這種方法從根本上避免了信號壓縮，即使在處理大輸入信號時也能成功補償信道損耗。

這項技術有望立即應用于下一代高速數(shù)據(jù)通信基礎設施的核心組件。

其主要應用領域包括數(shù)據(jù)中心和人工智能（AI）集群，在這些領域中，服務器間通信速度的顯著提升將極大地促進大規(guī)模AI模型的訓練和海量數(shù)據(jù)集的處理；此外，它也是構成未來800G和1.6T以太網(wǎng)系統(tǒng)基礎技術的下一代網(wǎng)絡設備。

此外，本研究還有助于提升用于高級科學研究和模擬的超級計算機的計算速度。

未來五到十年，這項工作將成為加速下一代應用開發(fā)的基礎技術，包括更強大、更普及的人工智能、元宇宙和增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實時代，以及可持續(xù)數(shù)據(jù)中心。

“它將為實時翻譯、高級醫(yī)療診斷和自動駕駛系統(tǒng)等復雜的人工智能服務提供骨干網(wǎng)絡，使其速度更快、覆蓋范圍更廣。此外，通過提供沉浸式虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實體驗所需的海量帶寬，它將有助于實現(xiàn)無縫的虛擬世界。最后，隨著全球數(shù)據(jù)需求的持續(xù)爆炸式增長，我們高效節(jié)能的方法將有助于降低數(shù)據(jù)中心的能耗，從而促進可持續(xù)的技術發(fā)展?！盚an博士總結道。