【新思科技IP资源】用于 400G/800G 以太网的集成 MAC、PCS 和 PHY IP

arui1999

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处理更复杂数据需要的带宽正在迅猛提升，并驱动着 800G 和 1.6T 的数据速率。导致这种情况出现的因素有很多，例如用户数量和每个用户设备数量的增加、访问速率的提升、访问方式的增多，还包含更加多样化的服务需求。预计 800G 和 1.6T 在 9 年内将分别实现 2 倍和 4 倍的增长，然而，不同内容流的应用增长将达到 7 倍到 55 倍不等，详见 IEEE 802.3 以太网带宽评估报告中的表 1。

 

如表 1 所示，带宽需求增加最明显的应用是数据中心的数据交换，在 8 年内达到了 16.3 倍。数据中心机架单元 (RU) 的连接主要为铜线，其他位置则使用光学器件。在 RU 中，交换机的速度将从 12.8T 增加到 25.6T、51.2T 和 102.4T。在可插拔和共封装的光学器件中也观察到相同的速度变化，速度从 400G 到 800G 增长到 1.6T 以及超以太。以前，12.8T 交换机需要实例化 32 个 x8 50G SerDes。对于下一代交换机，112G 和即将出现的 224G SerDes 将变得必不可少。更加高速的 SerDes 拥有更小的面积、更低的成本、更低的功耗、以及更短的上市时间等优势。

 

IEEE 802.3 工作组定义了 400G 标准，以太网技术联盟定义并发布了更高速度的 800G 标准。400G 的 IEEE 802.3 标准使用多通道分布 (MLD) 技术把数据从单个媒体访问控制 (MAC) 通道分发到 16 个物理编码子层 (PCS) 通道。以太网技术联盟的 800G 标准使用扩展至 800 Gb/s 的 MAC，以及两个 400G Gb/s PCS（经过修改）来驱动 8x100G 通道。两个 PCS 共有 32 条通道（2 个 x16 的 400G 标准的 PCS），均采用 400G 标准支持的 RS (544,514) 前向纠错 (FEC) 技术。

 

有些应用（如汽车或打印机）需要较低的以太网数据速率（从 10M 到 25G 不等），但对于汽车应用来说，数据必须具有更高的质量和可靠性。在以太网速度谱的另一端，AI、超大规模数据中心和电信应用已经开始使用 400G 以太网系统，并且正在寻求高达 800G 的数据速率。在不考虑整合高速以太网的需求的情况下，很多此类应用的 SoC 设计已经够复杂了。况且，许多 SoC 设计师还不具备整合一个集成以太网 IP 子系统的核心能力。

 

本文对以太网 MAC 和 PHY Layer 进行了说明，并使用案例研究来描述 400G/800G 链路的不同以太网设计配置。

 

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