56Gbps PAM4｜用語集｜T&Mコーポレーション

28Gbps（NRZ）から 56Gbps PAM4 への移行は、単なる速度向上ではなく、信号伝送の仕組みそのものが根本から変わる大きな節目です。

56Gbps PAM4（Pulse Amplitude Modulation 4-level）では、1シンボルで2ビットの情報を伝送するため、ボーレート（シンボルレート）を上げずに帯域を2倍にできますが、その分、設計難易度は飛躍的に上昇します。

1. NRZ と PAM4 の違い

従来のNRZ（Non-Return to Zero）は「0」か「1」の2値でしたが、PAM4は「00, 01, 10, 11」の4値を用います。

メリット: Nyquist周波数を半分に抑えられるため、基板の誘電損失を劇的に軽減できます。
デメリット: 信号の振幅（電圧幅）がNRZの1/3になるため、S/N比（信号対雑音比）が約9.5dB悪化します。わずかなノイズや反射が致命的なエラーにつながります。

2. FPGAと評価ボードの選定

56Gbps PAM4をサポートするには、専用の高速トランシーバー（GTM等）を搭載したハイエンドFPGAが必要です。

ベンダー	FPGAシリーズ	トランシーバー	代表的な評価ボード
AMD (Xilinx)	Virtex UltraScale+	GTM (58G)	VCU128 (HBM搭載モデルもあり)
AMD (Xilinx)	Versal Premium	GTM (58G/112G)	VPK120 / VPK180
Intel	Agilex 7 (F/I/M)	F-Tile (116G)	Agilex 7 FPGA 開発キット

特に Versal Premium は、56G/112G PAM4に最適化されており、次世代ネットワーク（400G/800G Ethernet）の評価において現在の主流となっています。

3. 基板設計（SI/PI）の極限化

56Gbps PAM4では、これまで以上に「低損失基板材料」の性能が試されます。

材料の再選定: 28Gbps NRZでは Megtron 6 で対応できましたが、56Gbps PAM4では Megtron 7 や、さらに損失を抑えた Megtron 8、あるいはフッ素系材料の検討が必須となります。
反射の厳密な排除: コネクタのフットプリント、ビアのスタブ（Stub）、配線の曲がり角など、わずかなインピーダンス不整合が大きな反射ノイズを生みます。バックドリル加工（不要なビアスタブの除去）は必須技術です。
電源の安定性: 振幅が小さいため、電源ノイズ（PDNインピーダンス）の管理がさらに厳格化されます。

4. CoaXPress や LPDDR4 との関わり

56Gbpsという広大な帯域を持つシステムでは、周辺インターフェースも相応の進化が求められます。

LPDDR4からLPDDR5/HBMへ: 56Gbpsのシリアルデータを処理し続けるには、LPDDR4の帯域（~17GB/s）では不足することが多く、LPDDR5 や、FPGAパッケージ内に積層された HBM2e/HBM3（数百GB/s）が必要になるケースが増えています。
CXPの先へ: 現在のCoaXPress 2.0（12.5Gbps）を超える、次世代の高速画像伝送路（例えば 25G Ethernetベースや独自プロトコル）のバックボーンとして、この56G SerDesが活用されます。

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56Gbps PAM4

1. NRZ と PAM4 の違い

2. FPGAと評価ボードの選定

3. 基板設計（SI/PI）の極限化

4. CoaXPress や LPDDR4 との関わり

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