新兴的100Gbit/s以太网络标准旨在为2.5D芯片堆栈提供更低成本的替代解决方案。该标准支持者相信，这种超短距离接口有助于为不断发展中的系统级芯片(SiP)设计提供一个理想的生态系统。
这方面的努力是试图打造100G链路的许多计划之一，其目的在于使数据中心的下一代系统可以处理海量的移动和互联网流量。工程师们想要通过改变芯片、电路板和系统，以便在铜缆上实现100G链路，从而推迟下一代产品向更昂贵光学链路转变的进程。
针对多芯片模块(MCM)制订的通用电气接口(CEI-112G)标准，是所有方案中距离最短的一种。不过，它也为那些无需依赖摩尔定律提升性能的新一代高端芯片奠定了基础。
来自14家公司的约20位工程师从上月起正式展开这项CEI-112G芯片到模块(chip-to-module)接口计划，这些公司包括了思科(Cisco Systems)、美满(Marvell)、微软(Microsoft)、美高森美(Microsemi)和索喜科技(Socionext)。在了解到对新一代多芯片模块的需求之后，新创公司Kandou Bus带头成立了这个小组。
许多计算机和通信芯片供应商们都必须拆分芯片，因为这些芯片变得越来越大而且难以生产。“几乎跟我们交流过的每家公司都表示有这样的问题，都想拆分他们的芯片；这是我们听到最一致的想法。”Kadou公司产品管理总监Brian Holden表示。他同时也在光互连网络论坛(Optical Internetworking Forum，OIF)负责这项标准。
这项标准制订计划在今年1月19日正式发布，并提出了两种链路——其一是在两个大型逻辑芯片之间的1Tbit~10Tbit链路，另一种则是较大逻辑裸片和较小驱动器芯片之间的100G链路。这两种链路的长度都小于1cm，而且可能使用两种技术，包括Kandou开发在5根在线传送6个比特的互连技术。
这项标准能帮助多个供应商采用任何芯片组装供货商都能制造的MCM，在有机基板上混搭裸片。它还可以为2.5D芯片堆栈中使用的昂贵硅中介层提供替代方案；该硅中介层由于良率、测试、功耗和散热等要求而较昂贵。
Holden在DesignCon会议期间接受采访时表示，“人们常说你必须承受亏损一年的代价，才能用得起硅中介层……然而很多人都可以制作有机中介层，而且不需要特殊材料。”
到目前为止，只有少量较昂贵的芯片(如高端FPGA和一些通信ASIC)使用2.5D堆栈技术。AMD公司GPU事业部负责人最近抱怨道，他想为大量的PC游戏应用导入2.5D堆栈技术，但它们仍然太过昂贵。
图1：CEI-112G标准旨在实现新的SiP类型。 （来源：OIF）
从美国加州举行的年度DesignCon大会上即可发现，工程师们在为数据中心和电信设备开发100G铜接口方面仍处于早期阶段。这项工作涉及了芯片、电路板和系统的重大变化，但至少应该能够避免最近几年内对于芯片级和板级光学链路的需求。
为了从目前的高端56G链路基础进行升级，TE Connectivity的产业标准经理Nathan Tracy认为，工程师们可能必须缩短印刷电路板(PCB)的走线长度、升级PCB材料并改善连接器设计。并且，他展示了100G接口的发展之路，一部分必须依靠使用PCB和背板上的有线链路，才能避免将FR4材料改为使用更加昂贵的Megtron-6 PCB材料。
Nathan Tracy在100G小组会议上强调，“不要仅押注于铜缆在线；业界多年来均预测铜将会消失，而芯片则持续改善，信道也不断进展……所有的东西都必须进步……但我们对于112G能够在较长的通道上运作仍抱着很大的希望。”
为了支持100G的数据速率，数据中心必须将今天位于机柜顶端的交换机移至服务器堆栈的中间，将它们必须覆盖的3米距离缩短一半，Macom系统架构师Tom Palkert预测道。他同意有线的铜链路将首先应用在背板和电路板上。
在去年的DesignCon大会进行预测的一位咨询师把这种有线链路称为通向光学互连的“诱导性毒品”(gateway drug)。
图2：有线连接器能够免于从FR4过渡至Megtron-6电路板的必要。(来源：OIF)
而在芯片级，光学模块可能需要嵌入式DSP支持100G链路。这些模块也会在主机通信ASIC中找到利用高端串行解串器(SerDes)的方法。但Palkert坚决反对采用新的调制方案。
他指出，“PAM8不是合适的解决方案；这并不是个好办法——我们不需要接受从目前56G PAM4链路升级而提出额外9dB信噪比(SNR)的要求。”
赛灵思(Xilinx)的工程师向拥挤的人群演示了三种100G铜链路采用多种均衡机制(支持PAM4和PAM8)的模拟效果。他们的结论是PAM4仍然是最好的选择；不过，该团队将在接下来8个月内完成测试芯片的设计定案，以执行更多的评估。
他们还补充说，包括诺基亚(Nokia)和爱立信(Ericsson)等系统巨擘对于以PAM6调制作为过渡方案的看法纷歧。其他替代方案如双二进制机制则缺乏标准的支持，而且可能存在专利方面的阻碍。
100G设计是高速设计领域中的尖端科技。在DesignCon大会上，工程师们还讨论了第四代PCI Express、LPDDR4以及采用PAM4的56G接口等技术的最新进展。
图3：在DesignCon大会上，工程师们参与一场评估PAM8对100G铜链路影响的讨论会
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