224G SerDes 如何在不增加通道数量的前提下实现 1.6T 网络能力

引言

随着 AI 集群规模不断扩大，GPU 算力正以远超网络带宽的速度增长，传统 112G SerDes 已逐渐逼近其在功耗、信号完整性和传输距离方面的工程极限。与此同时，从 800G 向 1.6T 网络演进已成为支撑下一代 AI 基础设施的必然选择。要在不大幅增加端口数量和系统复杂度的前提下实现带宽翻倍，单通道速率必须从 112Gbps 提升至 224Gbps。因此，224G SerDes 不仅是 1.6T 交换机和光模块实现的关键技术，更是推动 AI 网络迈向更高带宽、更高密度和更高能效的重要基础。

SerDes 的演进：从 25G 到 224G SerDes

224G SerDes 并非一次孤立的技术升级，而是高速互连技术持续演进的结果。长期以来，随着网络带宽需求不断增长，SerDes 技术始终沿着提升单通道速率的发展路径前进，以支撑交换机、网卡和光模块带宽的持续扩展。

早期数据中心网络主要采用 25G SerDes，并基于 NRZ（Non-Return-to-Zero）调制技术实现 100G 互连。随着云计算和大规模数据中心的发展，行业逐步转向 PAM4（4-Level Pulse Amplitude Modulation）调制技术，将单通道速率提升至 50G 和 112G，为 400G 和 800G 网络的普及奠定了基础。

然而，随着 AI 集群规模不断扩大，112G SerDes 已逐渐接近其在信号完整性、功耗和带宽扩展方面的工程极限。为了满足下一代 1.6T 网络对更高带宽密度和更低每比特成本的需求，行业开始向 224G SerDes 演进。

与 112G 一样，224G SerDes 仍采用 PAM4 调制技术，但其信号速率进一步翻倍，对芯片设计、封装工艺、PCB 材料、连接器性能以及散热能力都提出了更高要求。因此，224G 的意义不仅在于带宽提升，更推动了交换机、光模块和整个网络架构向更高密度、更高能效的方向发展，为 1.6T 网络时代的到来奠定了基础。

什么是224G SerDes？

SerDes（Serializer/Deserializer）是高速网络设备中的核心接口技术，负责将交换芯片（ASIC）输出的并行数据转换为高速串行信号进行传输，并在接收端恢复为并行数据。通过减少物理 I/O 连接数量，SerDes 能够在有限的封装空间内实现更高的数据传输带宽，是现代数据中心、AI 集群和高性能计算网络的重要基础。

224G SerDes 是新一代高速 SerDes 技术，其单通道传输速率达到 224Gbps，相比上一代 112G SerDes 带宽提升一倍。随着 AI 训练集群规模持续扩大，网络对带宽密度、功耗效率和端口扩展能力提出了更高要求，224G SerDes 正逐渐成为 800G 和 1.6T 光模块、交换机以及 OSFP224 生态的核心技术基础。

为什么1.6T网络需要224G SerDes？

1.6T 网络需要 224G SerDes，因为只有通过提升单通道带宽，才能在可接受的功耗、封装尺寸和系统复杂度下实现 1.6T 级互连。

更少的通道数量： 相比 112G SerDes，224G SerDes 最显著的优势在于能够在相同带宽下减少所需通道数量。例如，传统 800G 光模块通常需要 8 条 112G 电通道，而采用 224G SerDes 后，仅需 4 条通道即可实现同样的传输容量。这不仅简化了模块内部架构和主机 PCB 设计，也有助于降低功耗并提升系统可靠性。

支撑 1.6T 光互联演进： 224G SerDes 为 1.6T 网络时代铺平了道路。如果继续采用 112G SerDes 构建 1.6T 光模块，则需要 16 条电通道，不仅会受到封装尺寸限制，还会带来更大的功耗和散热挑战。而基于 224G SerDes，仅需 8 条通道即可实现 1.6T 传输能力，使 OSFP224 等下一代可插拔光模块成为现实。

提升端口密度与能效： 通过提升单通道速率并减少通道数量，224G SerDes 不仅提高了交换机和光模块的端口密度，也进一步优化了系统能效，因此被视为支撑下一代 AI 数据中心网络和 1.6T 互联架构的关键底层技术。

224G SerDes 与 112G SerDes：有什么区别？

对于 400G 和 800G 网络而言，112G SerDes 已能够满足带宽需求。然而，当网络向 1.6T 时代演进时，112G SerDes 开始面临带宽密度、封装空间和功耗方面的挑战。

最大的区别在于实现 1.6T 带宽所需的通道数量。基于 112G SerDes 构建 1.6T 光模块通常需要 16 条电通道，这不仅增加了 PCB 布线复杂度，还会占用更多封装空间，并带来更大的功耗和散热压力。对于标准可插拔模块而言，这种设计已经接近物理和热设计极限。

相比之下，224G SerDes 将单通道带宽提升至 224Gbps，仅需 8 条通道即可实现 1.6T 传输能力。通道数量减少一半后，模块内部架构更加简洁，高速信号路径更短，系统设计复杂度也随之降低。

因此，对于下一代 1.6T 网络而言，224G SerDes 不仅是速率升级，更是实现高密度、可部署、可规模化 1.6T 光互连的关键技术。没有 224G SerDes，1.6T 网络虽然理论上可以实现，但其成本、功耗和封装难度将显著增加，难以满足大规模 AI 集群的部署需求。

224G SerDes 相关的挑战

尽管 224G SerDes 为 1.6T 网络提供了关键支撑，但单通道速率翻倍也带来了更高的技术门槛。从芯片到光模块，再到交换机系统设计，整个产业链都需要应对信号、功耗和散热等方面的挑战。

• 信号完整性挑战

随着传输速率提升至 224Gbps，信号在 PCB、连接器和铜互连中的损耗显著增加。为了保证信号质量，系统通常需要采用超低损耗（ULL）材料、优化高速布线设计，并尽可能缩短信号传输路径。

• DSP 与 FEC 复杂度提升

更高的信号速率意味着误码率控制难度进一步增加。为保证链路稳定性，224G 系统需要依赖更先进的数字信号处理（DSP）技术以及增强型前向纠错（FEC）算法，对信号进行实时补偿和纠错，从而确保数据传输可靠性。根据台积电的技术数据，与5nm工艺相比，3nm工艺可实现约10-15%的性能提升和25-30%的功耗降低。更多信息，请参阅：Why Choose 3nm DSP Chip for 1.6T Transceivers

• 功耗与散热压力增加

224G SerDes 的高速运行会产生更高的功耗和热量，对模块和系统散热能力提出更高要求。因此，下一代 OSFP224 光模块通常需要优化散热结构、气流设计以及封装方案，以确保设备在高密度部署环境下保持稳定运行。

总体而言，224G SerDes 不仅是一次带宽升级，也推动了材料、芯片、封装和散热技术的同步进步，这些挑战的解决将直接影响 1.6T 网络的规模化部署。

结论

随着 AI 训练和推理集群持续向更大规模发展，网络带宽正成为影响算力释放效率的关键因素。从 112G 到 224G SerDes 的演进，不仅实现了单通道速率翻倍，更解决了 1.6T 网络在通道数量、端口密度、功耗和封装设计方面的核心挑战。因此，224G SerDes 已成为构建下一代 1.6T AI 网络基础设施的重要技术支柱。

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