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高速信号领域常见的信号种类及对应的速度资料下载
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2021-04-04
尚文清
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高速信号从类别上可以分为串行与并行信号。并行信号通过同组多个信号线同时传输数据，比如一组信号有八个数据线，那么八个数据线在统一的时钟周期上同时传输数据。而串行信号通常以差分的形式出现，信号一个一个的发送。
理想情况下并行信号由于有更多的信号线来进行数据传输，应该在速度上更有优势。但实际中并行信号却会带来非常多的麻烦，比如延时、串扰、功耗、同步开关噪声等。并行信号通常会把一组作为一个整体，因此哪怕一组中只有一根信号线出现问题都会影响整个信号组的正常工作。在高速领域最突出的并行信号代表就是DDR，除此之外其他并行信号几乎全军覆没。
而对于早期一直被压着打的串行信号，则在高速领域大放异彩。串行信号由于采用差分传输，因此抗干扰性方面远胜于并行信号。随着串行信号速度的提高，大有一统高速信号领域的趋势。不同于并行信号只剩DDR一只独秀，串行信号则是百花齐放，针对不同的用途有着各种各样的总线。
这篇文章将主要分析高速信号领域常见的信号种类及对应的速度，至于某个信号详细的内容会在以后跟进。
DDR
DDR全称是Double Data Rate SDRAM即双倍速率同步动态随机存储器。它从SDRAM发展而来，目前已经发展到第四代，最新的DDR5标准处于难产状态，一直说发布然而一直没有发布。
DDR还有除了正常电压版本，还有低压版本，比如DDR3L之类的，常见于笔记本电脑等。另外还有移动设备端用的LPDDR，目前最新版本是2019年2月发布的LPDDR5。相较上一代产品，最新的LPDDR5性能是上一代的两倍，传输速度最高值达到了6400 MT/s。
关于DDR的更多信息，包括下载DDR的PCB板参考设计都可以到JEDEC的官方查看，JEDEC也是DDR标准的制定者。
USB
USB（Universal Serial Bus）即通用串行总线。最初由INTEL、IBM、微软等多个厂商联合制定，面向PC领域的接口技术。目前相关规范由USB-IF制定。
近年USB的发展很快，每一代都是速度极大提升。
在最新的规范中，USB3.0、USB3.1、USB3.2这种称呼已被取缔，分别更名为USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2X2。
PCIE
PCIE（peripheral component interconnect express）为了替代传统的PCI而诞生，最初由INTEL提出。PCIE是目前应用最广泛的芯片以及系统之间的互联总线。
PCIE总线协议的制定机构为PCI-SIG，据称将在2021年正式发布PCIE6.0 。
SATA
SATA（Serial Advanced Technology AttachmentSerial）由多个硬盘厂商联合制定。该总线主要用于硬盘的数据传输。
SATA总线协议由SATA-IO制定，目前该机构没有大的进展。
SAS
SAS（Serial Attached SCSI）用于与SATA类似，都是面向硬盘等存储方向。不同的是SAS主要面向服务器级的应用，因此在传输速率，可靠性等各方面都优于SATA。
SAS总线的协议由ANSI T10 技术委员会制定。
HDMI
HDMI（High Definition Multimedia Interface）高清多媒体接口，主要用途是视频的传输。与HDMI功能类似的还有DisplayPort。
Thunderbolt
Thunderbolt总线也就是通常所说的雷电接口，顾名思义最大的特点就是快。
Thunderbolt融合了PCIE和DisplayPort的技术，由INTEL发布。目前最新是4.0，但相关资料较少，很可能是挤牙膏式的更新。
光通信
光通信近年非常火热，利用光模块将光信号与电信号进行转换，以此来避免铜走线的劣势是未来的发展趋势。对于光模块比较常见的有SFP、SFP 、XFP、QSFP、OSFP等，作为连接器，光模块可以支持多种类型的通信总线。
对于光模块主流的传输速度为10G或25G，至于我们经常看到的40G或是100G等则是由多路组合起来的。比如100G可能是10组10G构成，也可能是是4组25G构成。更高的400G，则更多采用PAM4编码的56G速率进行传输。
这个领域的协议制定机构较多，占有率比较高有IEEE、MAS、OIF、ITU-T等。其中最广为人知的10GBASE就是IEEE所制定的。
高速串行总线的世界非常丰富，上述仅是一些比较典型信号的简单介绍。单从上述协议的迭代中可以看出，每一代产品相较于上一代都有非常明显的进步，这也表明未来高速信号会更加的普及到常规的应用中。说不定哪一天，我们PCB板上大部分走线都会是串行总线，谁又知道呢。
本文转载自： PCB设计与信号完整性仿真（作者： 十四岁的十四）
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(mbbeetchina)
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