最後更新:2026年10月8日設計・架構設計・架構中國大陸:SerDes(串行器/解串器)

SerDes(串列器/解串列器)是什麼

SerDes (Serializer/Deserializer)

SerDes(串列器/解串列器)是將晶片內的並列資料轉換為1條高速串列訊號發送,並在接收端還原為並列資料的電路。它是PCIe・乙太網路・USB等實體層的核心,以等化器與CDR補償波形劣化,112G・224G世代採用PAM4方式。在AI資料中心中,SerDes的頻寬與功耗已成為性能的瓶頸。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

SerDes(Serializer/Deserializer)是指將晶片內部的並列(parallel)資料轉換為1條高速串列(serial)訊號發送,並在接收端還原為原本並列資料的電路,為發送端串列器與接收端解串列器的合稱。相較於排列大量導線的並列傳輸,可在減少導線數量的同時,以每1條數十~超過200Gbps的高速傳送資料。

SerDes是PCI Express、乙太網路、USB、SATA、CXL等連接晶片與晶片、電路板與電路板之高速介面實體層(PHY)的核心。高速訊號在通過印刷電路板導線或纜線的過程中會衰減,波形變鈍並與相鄰位元混在一起。因此在發送端以強化訊號的FFE(前饋等化器),在接收端以CTLE(連續時間線性等化器)或DFE(判決回授等化器)修正波形,並以從接收資料取出時脈的CDR(時脈資料回復)對齊時序。在近期的112Gbps與224Gbps世代中,採用以1次訊號傳送2位元的PAM4方式,在接收端使用AD轉換器與數位訊號處理的架構也逐漸增加。

在生成式 AI用的資料中心中,GPU與交換器晶片與外部交換的資料量急速增加,SerDes的速度、數量與功耗已成為系統性能的瓶頸。晶片周圍可排列的SerDes數量有限,因此也搭配將光收發模組放在晶片近旁的共同封裝光學(Co-Packaged Optics,CPO),以及以短距離並列導線連接小晶片(Chiplet)之間的UCIe等技術。SerDes電路設計困難,除了由新思科技(Synopsys)、益華電腦(Cadence)等IP供應商以設計資產(IP)形式提供外,博通(Broadcom)與Marvell等也自行開發。

SerDes(串列器/解串列器)的常見問題

為什麼使用串列傳輸而非並列傳輸?
並列傳輸中,大量導線之間會發生時序偏差與干擾,速度越高越難對齊。使用SerDes的串列傳輸能在減少導線數量的同時,從資料中取出時脈,將每1條的速度提升到數十~超過200Gbps,因此成為高速介面的主流。
PAM4是什麼?
這是將訊號電壓分為4個階段、以1次訊號傳送2位元的調變方式。與以0和1共2個階段傳送的NRZ方式相比,在相同訊號速率下可傳送2倍的資料。相對地,電壓階差變小而容易受雜訊影響,因此要搭配先進的等化器與錯誤更正使用。

比較文章

所屬主題