Este es el futuro de los buses, NAND Flash, ¿cómo conseguirán más velocidad?

Como ya sabréis, mucho se ha hablado de PAM-4 en HardZone y de la importancia de esta técnica para lograr altas velocidades para estándares como GDDR6X. Pero a medida que las velocidades crecen y los anchos de banda se van haciendo más grandes, PAM-4 no será suficiente, y por lo tanto la industria está debatiendo hacia donde ir para mantener la eficiencia y los costes bajo control. ¿Qué hay después de PAM-4? ¿afectará a las nuevas GDDR7 y DDR6?

Se habla activamente de PAM-8 como supuesto sucesor, pero la realidad es que la industria lo está descartando por no ser todo lo completo que quieren para determinados buses. La tendencia según parece es duplicar el ancho de banda con un 30-50% más de potencia, porque de usar más energía la rentabilidad no es la adecuada.

¿De conexiones en paralelo a en serie?

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Hay que tener en cuenta hacia donde vira el mercado. Las conexiones 10GBASE-T usan PAM-16 con cuatro carriles para transmitir 800 millones de símbolos por segundo, pero con esto se evitan velocidades enormes como las que se han visto de 200 GHz.

Aquí el problema está en la pérdida de señal en dB y la eficiencia energética. Salir de un chip a enviar datos por un bus repercute seriamente en dicha eficiencia energética, así que los fabricantes intentan evitar eso.

Por lo tanto, hay dos frentes abiertos: que estándar usar para los buses fuera del package y cuál usar para aquellos buses que están dentro del package. Como decimos, podemos usar PAM-8 para la sincronización, pero el consumo se dispara y la velocidad baja, o se podría usar velocidades como las mencionadas de 200 GHz, pero a costa de un consumo disparatado.

Como vemos, el problema es la eficiencia para lograr que la señal llegue lo más limpiamente posible, así que se están estudiando posibles híbridos entre serie y paralelo en estas conexiones.

No se puede usar QAM como las redes inalámbricas

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La imposibilidad de limpiar la señal con PAM-8 y PAM-16 lleva a los investigadores a dirigir la mirada a otro estándar como QAM, usado en las redes inalámbricas de alta velocidad. La teoría es simple, cogemos varios flujos de bits como si fuesen canales y aplicamos PAM en cada uno, tras lo cual cada flujo cambia de fase y se mezclan en el cable de transmisión.

Esto sería una medida paliativa lógicamente y terminaría por quedarse obsoleta cuando las opciones eléctricas en placas y procesadores lleguen a su límite. La solución parecen tenerla unos investigadores: señales ópticas.

Estas señales permitirían un mayor control de la modulación, siendo posible usar NRZ o incluso PAM-4, pero sigue habiendo un problema de base: el precio. Es cierto que cuando se estandarizase el coste bajaría mucho, pero hasta entonces el precio es desorbitado. Por eso las conexiones en serie como las que usa Intel en su tecnología EMIB están de moda, ya que se logra mayor ancho de banda acumulando más carriles que aumentando la velocidad propiamente dicha.

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Pero hay fabricantes en la industria que no opinan esto y aluden al hecho de que la velocidad siempre será el factor determinante para alcanzar más rendimiento, hasta el punto de que podríamos ver hasta 10 GHz en pocos años, ya que los osciladores son cada vez mejores. La cuestión aquí es si estos estándares que están por desarrollarse usarán PAM o QAM, porque por ejemplo DDR6 no puede usar NRZ, así que tendrá que adaptarse a uno de estos dos.

Por lo tanto y resumiendo, el futuro pinta a que la tecnología serial y sus conexiones dominarán el merado, ya que se necesitan menos cables en los chips y PCBs. Aunque eso sí, tendría una mayor latencia, así que habría que ver dónde afecta al sistema realmente y sobre todo a los costos, ya que las conexiones en serie requieren circuitos más sofisticados y caros.