なぜより高効率なPAM4（4値パルス振幅変調）ではなく、PAM3がThunderbolt 5やUSB4 Version 2.0に採用されたのか。そこには、コンシューマ向けインターフェース特有の「コスト」「ノイズ」「設計の難易度」という3つの現実的な壁が関係しています。
技術的なトレードオフを深掘りすると、主に以下の3点が理由として挙げられます。
1. アイ・ダイアグラムの「開き（マージン）」の差
信号のレベル（階調）を増やすほど、受信側で「0か1か」を判別するための「窓（アイ・オープニング）」が狭くなります。
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PAM4: 電圧を4段階に分けるため、隣接する信号間の電圧差はNRZ（2段階）の1/3になります。これにより、わずかなノイズや信号の減衰でもデータの読み取りミスが発生しやすくなります。
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PAM3: 電圧は3段階のため、電圧差はNRZの1/2で済みます。PAM4に比べてノイズ耐性（SNR）が格段に高く、より「安定した」通信が可能です。
2. ケーブルの品質とコスト
Thunderboltは一般消費者が手にする「ケーブル」を介して通信します。
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PAM4の厳しさ: PCIe 6.0のようにサーバー内部の固定された基板上を通る通信ならPAM4も制御しやすいですが、抜き差しされ、曲げられる「ケーブル」でPAM4を通すには、非常に高価なシールドや精密な製造が必要になります。
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PAM3の妥協点: PAM3であれば、既存のThunderbolt 4（NRZ/PAM2）で培われたケーブル製造技術や基板素材（FR-4など）の延長線上で、安定して80Gbps〜120Gbpsを通すことができます。つまり、「性能は劇的に上げつつ、価格は現実的な範囲に抑える」ための賢い選択がPAM3だったと言えます。
3. ボーレート（シンボルレート）の抑制
PAM3を採用することで、1回の転送で1.58ビット（$\log_2 3$）を送れます。これにより、通信の「クロック周波数（ボーレート）」を極端に上げずに済みます。
もしNRZのまま80Gbpsを実現しようとすると、周波数が高くなりすぎて信号がケーブルの途中で熱として消えてしまいます（挿入損失）。PAM3は、周波数を抑えつつデータ密度を上げることで、この物理的な限界を回避しています。
まとめ：なぜPAM4ではないのか？
一言で言えば、「コンシューマ製品として、安定性とコストのバランスが最も優れているから」です。
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PAM2 (NRZ): シンプルだが、これ以上の高速化には周波数を上げすぎる必要があり、限界。
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PAM4: 最も速いが、ノイズに弱すぎてケーブルの品質管理やチップの消費電力がシビアになりすぎる。
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PAM3: NRZより効率的で、PAM4より圧倒的にタフ。
この「ちょうど良さ」が、次世代の高速インターフェース規格においてPAM3が選ばれた最大の理由です。
出典：Google Gemini (Gemini は AI であり、間違えることがあります。)
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