SerDes（Serializer/Deserializer）

把并行数据与高速串行数据相互转换的接口电路，是交换芯片和XPU（GPU/NPU）之间、AI服务器内部互连的物理层基石，直接驱动覆铜板材料向低介电损耗持续升级。

工作原理

[XPU](/wiki/xpu/) / [交换芯片](/wiki/switch-chip/) 内部
       │
       │  宽总线（数百bit、低速）
       ▼
   ┌──────────┐
   │ SerDes   │  ← 串行化/解串 + 编解码（PAM4/NRZ）+ 均衡（CTLE/FFE/DFE）
   └──────────┘
       │
       │  差分对（1-2对、56/112/224 Gbps）
       ▼
   通道（PCB走线 / 铜缆 / 光模块）
       │
       ▼
   对端 SerDes（解串 → 恢复并行数据）

核心子功能：

• 串行化/解串（Ser/Deser）
• 调制编码：NRZ → PAM4 → PAM6/8 演进
• 信号均衡：TX FFE / RX CTLE / DFE（补偿通道损耗）
• 时钟数据恢复（CDR）
• 链路训练（Link Training）

速率演进与代际

代际	单通道速率	调制	典型场景	对材料要求
28G	28 Gbps	NRZ	100G以太网、PCIe 4.0	Df<0.01
56G	56 Gbps	PAM4	200G/400G、PCIe 5.0	Df<0.005
112G	112 Gbps	PAM4	800G、PCIe 6.0、AI服务器当前主流	Df<0.003
224G	224 Gbps	PAM6/PAM4	1.6T、下一代AI集群	Df<0.002
448G	448 Gbps	PAM4/16	3.2T、2028+ 预研	Df<0.0015 + 光互联

[!NOTE] 行业对 SerDes 代际通常以"每通道 Gbps 速率"简称：56G SerDes、112G SerDes、224G SerDes。

为何驱动CCL材料升级

SerDes速率提升 → 信号奈奎斯特频率翻倍
  └── 112G PAM4：奈奎斯特 ~28 GHz
        └── 224G PAM4：奈奎斯特 ~56 GHz
              └── 通道插入损耗（ILD）按 √f 上升
                    └── Df越高，信号衰减越严重
                          └── 误码率（BER）超阈值
                                └── 必须降低CCL的Df

Df预算（典型长背板，1m）：
  28G NRZ  : ILD ≤ 15 dB  → 普通FR-4
  56G PAM4 : ILD ≤ 10 dB  → 中Tg低损耗FR-4
  112G PAM4: ILD ≤ 6 dB   → 高Tg低损耗CCL（Df<0.003）
  224G PAM4: ILD ≤ 3 dB   → **[M9](/wiki/m9/)级别，Df<0.0015**
  448G     : ILD ≤ 1.5 dB → 光互联/CPO（PCB无法满足）

在AI服务器中的位置

[AI服务器](/wiki/ai-server/) 内部互连：
  [XPU](/wiki/xpu/) (GPU) ←112G/224G SerDes→ NVSwitch/板内交换芯片
    ├── 板内：PCB走线，依赖[低介电损耗](/wiki/low-dielectric-loss/)[覆铜板](/wiki/copper-clad-laminate/)+HVLP[铜箔](/wiki/copper-foil/)
    ├── 板间：铜缆/PCB背板
    └── 整机间：[可插拔光模块](/wiki/pluggable-optical-module/)（OSFP/QSFP-DD）→ 走[光芯片](/wiki/optical-chip/)

交换机之间：
  [交换芯片](/wiki/switch-chip/) ←112G/224G SerDes→ 前面板
    └── 走[800G](/wiki/800g/)/[1.6T](/wiki/1-6t/)光模块 → 跨机柜/跨Pod

代际对应：

平台	SerDes代际	主流CCL	代表芯片
NVIDIA H100	112G（NVLink 4）	M7/M8级	Hopper
NVIDIA B100/B200	112G → 224G过渡	M8/M9级	Blackwell
NVIDIA 下一代	224G	M9级	Rubin（2026+）
Broadcom Tomahawk 5	102.4T / 64×112G SerDes	M7/M8	51.2T交换芯片
Broadcom Tomahawk 6	102.4T / 256×112G	M8	102.4T（2024）
下一代交换芯片	102.4T→204.8T，256×224G	M9	2026-2027

PCB材料需求的传导链

SerDes 升级（112G → 224G → 448G）
  └── 通道损耗预算收紧
        └── CCL/PP 的 Dk/Df 须进一步降低
              ├── 树脂：环氧 → 改性环氧 → [PPO](/wiki/ppo/) / [MPI](/wiki/mpi/) / LCP
              ├── 增强：普通E-Glass → 低损耗E-Glass → [NE-Glass](/wiki/ne-glass/)
              └── [铜箔](/wiki/copper-foil/)：RTF → VLP → [HVLP](/wiki/hvlp/)（低粗糙度）
                    └── 整体DF<0.0015 → [M9](/wiki/m9/)级 → [覆铜板](/wiki/copper-clad-laminate/)高端牌号
                          └── [18层以上多层板](/wiki/18-layer-multilayer-pcb/)成为AI服务器刚需

关键挑战

挑战	解决方向
通道损耗	更高Df→更低Df的CCL；低粗糙度HVLP铜箔
反射/阻抗不连续	严格控制走线几何、玻纤效应（glass-weave skew）
串扰	差分对耦合、层压对称
回流焊可靠性	高Tg树脂（≥170°C）+ 多次回流焊
448G+ PCB极限	进入CPO/光互连领域，PCB本身让位

核心关系

• SerDes ⊂ 交换芯片 / XPU 物理层
• SerDes 升级 → 驱动 低介电损耗 覆铜板升级
• SerDes + M9 → AI服务器 224G 互连
• SerDes + 800G / 1.6T → AI集群网络
• SerDes 速率代际 → 推动 CCL/PP 树脂从环氧向 PPO / MPI 迁移
• SerDes 448G 极限 → 触发 CPO 全面替代