高速SerDes介面是雲端數據流量和分析的一個重要關卡。最終用戶希望能透過網路能夠更快地連接到他們所需的數據，他們不只希望能快速下載或傳輸高清電影，他們還希望能夠無縫共享龐大的數據資料庫。這種對速度的需求，直接推動了SerDes的創新，因為在數據中心市場和企業市場中，快速連接非常重要，而SerDes正是為了這樣的需求而生的技術。

除了速度之外，功率也非常重要，特別是使用者都希望他們的手機每次充電至少可持續使用一整天。他們不希望在跟客戶通話中的時候沒了電，他們也希望獨立的可穿戴設備能夠全天候監控他們的運動活動狀態。

圖一 : SerDes代表的是串列-解串列器。它們是兩個獨立的設備，即發送器（串列器）和接收器（解串列器），透過串列的方式來傳送訊號。

只不過，每個使用者都知道他們的行動設備沒有夠多的電池壽命，而能源議題對於資料中心也至關重要，因為IT雲端管理設備的首要任務之一，就是用來監控能源成本並降低數據中心的整體能源消耗。

圖二 : 在過去幾年來，SerDes在速度方面取得了大幅的進展。一個關鍵因素就在於採用PAM 4編碼技術。

由於電池壽命對於消費者來說是最重要的規格，因此更低功耗模式是必要的，同時也必須讓SerDes能夠隨著數據傳輸的速率來進行彈性調整。此外，該低功耗架構必須具有最小的退出延遲，因為用戶希望他們的設備在需要時能夠立即喚醒。

SerDes技術重要性

SerDes代表的是串列-解串列器。它們實際上是兩個獨立的設備，即發送器（串列器）和接收器（解串列器），它們在使用上通常成對使用以提供雙向通信。SerDes近年來在半導體設計中變得如此重要，有以下兩個關鍵的原因。

第一個原因是隨著晶片整合度越來越高、架構越來越複雜，接口數越來越多大，所需的針腳數也開始無止盡的增加，幾乎可以用失控來形容。而這個問題的解決方法，是從每個腳位的並行介面切換成為以更高數據傳輸速率的串列介面。這樣一來，使得針腳數量得以受到控制，然而代價是每個晶片上增加了SerDes的額外複雜性，以及更高難度的電路板和封裝設計，尤其是信號完整性分析。

第二個原因則是更大規模資料中心的增加。這種資料中心通常需要各種不同形式的網絡，從伺服器到機架路由器的頂端、從機架到機架，以及從各地或全世界的資料中心進行遠距離運輸。而相同的，造成其應用上最大限制的因素，仍然在於針腳的空間。有一種作法是透過連接器與電纜線的整合，以此來減少設備上的對外接口數量，並增加連結的便利性。而當然，透過SerDes來解決這個問題則是更好的解決方法。

資料量倍數成長

在現在資訊量爆炸的時代，資料中心每年的數據流量都會翻倍，而每個資料中心的頻寬也都不斷地增加當中。解決這個問題最好的方法之一，就是透過多個通道的電纜或光纖，例如透過兩個50G的纜線來運行100G的乙太網路，而另一種方式，則是提高單個通道的傳輸速度，來傳送更高的資料量。

圖三 : 連接器整合是行動發展的趨勢，最好的例子是市場上的USB Type-C產品。

今天，幾乎所有的新設立的資料中心，都使用了50 Gbps通道（也就是56 Gbps的SerDes），而通常會增加一倍來獲得獲得100 Gbps的傳輸功能（或者更多）。透過112 Gbps的SerDes，將只需要單一通道即可，不需要兩條纜線。而如果採用多通道，則可讓資料中心的傳輸速度繼續增加到最多800 Gbps 。這種趨勢的成長速度正不斷加速，在過去，從10 Gbps 通道到25 Gbps 通道花了約5年左右的時間，而到50 Gbps 通道則花了約3年時間。現在，隨著112 Gbps 的SerDes系統單晶片SoC問世，約只需要2年時間，就可將100 Gbps 通道推向資料中心的設備上。

在整體的設計結構中，設計人員必須仔細檢視最大的成本落在何處。一般設計人員不會採用20個10G纜線來建構200G的通道。我們知道，推動網路速度升級的兩大限制因素，是電源以及機櫃的前面板空間。通常資料中心的生命週期內，硬體的成本僅佔整體的25～35％左右，其餘的都是運營費用，最主要的是電力方面的成本，其中設備本身約佔55％，冷卻為30％，配電約10％（包括備用電池等）。另外，機櫃的前面板空間，則是受到了42U機架的限制，機架的間距為19吋。在機櫃上的空間使用，就像是在市區裡面的土地一樣，寸土寸金。機櫃前面板的空間很有價值，只要能提高資料傳輸速度，就能在相同數量的前面板空間獲得更多資料數據。

源源不絕發揮創意

SerDes採用PAM 4編碼技術，這使得SerDes設計者的創造力可以源源不絕地發揮，並推出了新架構以實現更快的數據傳輸速度。

在過去幾年來，SerDes在速度方面取得了大幅的進展。從10Gbps、28Gbps到56Gbps，SerDes不斷地提高創新速度，一個關鍵因素就在於採用新的調製技術，從傳統的NRZ到PAM 4編碼技術，這使得SerDes設計者的創造力可以源源不絕地發揮，並推出了新架構以實現更快的數據傳輸速度。

圖四 : SerDes速度已經可以達到56Gbps了，那麼下一步趨勢就已經很明顯，那就是如何以及何時可以從56Gbps升級到112Gbps。

至於大家都想問的問題是，SerDes的下一步將是什麼？既然目前SerDes速度已經可以達到56Gbps了，那麼下一步趨勢就已經很明顯，那就是如何以及何時可以從56Gbps升級到112Gbps。此外，目前所知道的SerDes技術與今天所知的架構，在未來是否會相同，或者必須改變基礎技術（例如採用矽光學），都是非常值得探討的發展趨勢。

而為了要解決這些問題，就必須要瞭解，同樣的問題將可能會出現在數據中心的應用層面。因此會需要能夠在功率方面進行擴增的56Gbps SerDes，並且功率必須隨著數據傳輸速率而擴增，甚至需要能在10Gbps下高效運行。

連接器整合是行動發展的趨勢，今天最好的例子是市場上的USB Type-C產品。透過USB Type-C連接器和單根電纜，使用者就可以傳輸數據，不僅可以透過DisplayPort傳輸視訊畫面，還可以供應高達100W的功率。這種整合從本質上強化了用戶的電纜連接選項，同時提高了靈活性和易用性。此外，連接器是無方向性的，這也解決了USB使用時必須翻轉插頭的惱人體驗之一。這對SerDes來說是個小創新，但對於整個產業卻至關重要。