上世纪七八十年代就出来了各种数据传输的协议，比如t1/e1载波系统(2.048mbps)、x.25中继系统、isdn（综合业务数字网）等，那时的速度还比较慢的，到了九十年代，sdh（synchronous digital hierarchy，同步数字体系）和sonet(synchronous optical network同步光纤网)标准出现，其基本速度就是stm-1 155.520mbps，stm-4为622.080mbps，stm-16为2488.240mbps，到更后来wdm(wavelength division multiplexing, 波分复用）技术，再到最新的otn（opticaltransportnetwork，光传送网），这里面最重要的个概念就是tdm（time division multiplexing, 时分复用）。
时分多路复用（time-division multiplexing，tdm）是一种数字的或者模拟（较罕见）的多路复用技术。使用这种技术，两个以上的信号或数据流可以同时在一条通信线路上传输，其表现为同一通信信道的子信道。但在物理上来看，信号还是轮流占用物理通道的。时间域被分成周期循环的一些小段，每段时间长度是固定的，每个时段用来传输一个子信道。例如子信道1的采样，可能是字节或者是数据块，使用时间段1，子信道2使用时间段2，等等。一个tdm的帧包含了一个子信道的一个时间段，当最后一个子信道传输完毕，这样的过程将会再重复来传输新的帧，也就是下个信号片段。
数字传输就像打包裹，最基本单元是一个小包裹，四个小包裹打成一个中的，再四个中的打成一个大的，再四个大的打成一个更大，然后再特大的。比如sonet的传输速度就是stm-1/-4/-16等这样叠加上去，以2的指数倍往上翻。其中tdm-16速度为2488.240mbps，就是我们通常说的2.5gbps。
上面说了堆协议，那总要具体的物理实现，一般选用铜线或光缆进行远距离传输。以光缆为例，数据先由电路中的并行数据变成串行传送出去，然后再经过光纤接口，变成光信号在光纤里传输，接收时先由光信号变成电信号，再由串行变成并行到内部使用。其中由并行到串行/串行到并行经过的就称为serdes phy，高速serdes的技术实现难度较高，得由模拟电路实现，在很多场合就是一块单独的serdes phy芯片，那就有专门的公司来做这个事情，比如在业界大名鼎鼎的ti德州仪器，其ti芯片就卖得很好。逐渐实现这样的产业链：做数字电路的、模拟电路的、测试设备的、生产制造的（包括pcb和serdes phy、光口、光纤等），已经定了个基本速率后，再往上的更新换代往往是x2地叠加，在数字电路上最好实现，在模拟电路上也有这样的动力，整个技术就一直这样往前走下去。
回到标题高速串行接口由什么决定的来，pci总线由intel公司于91年提出，之后移交给第三方机构pci sig。pci sig由多家业内公司组成的联盟，别的公司也可以申请加入成为会员，ti也是早期会员之一。就像联合国一样，intel等公司像常任理事国一样拥有更大的主导权；usb于94年由带头大哥intel联合微软、hp、nec等电脑公司组成usb-if组织，96年推出usb1.0标准；（同期还有apple推出的fireware火线，也红火了好多年）由此可见，intel对pci/pcie和usb的建立和发展一直拥有极大的主导权。
2001年pcie开始制定，决定以串行方式代替并行的pci总线时，那时产业内2.5g phy已经比较成熟了，pci组织pci-sig决定直接借鉴此速度就很正常；等到pcie2.0发布已经是过2007年，就直接x2变成5g了; usb3.0于2008年发布，直接借鉴业界比较成熟的5g方案也就很正常了; 而pcie3.0发布是2010年时（为什么pcie3.0是8g而不是10g，这算是个折衷吧，速度越快对pcb走线设计和生产、线缆、测试仪器等要求越高，usb3.0采用64b/66b或128b/130b编码方案，8g*64/66＝7.88g，解码后的速度几乎就是2.0的二倍，2.0采用传统的8b/10b编码，解码后速度5g*8/10=4g）。
等到usb3.1发布，也就是最近的事情（2014年），觉得10g phy也比较成熟了，那也直接采用10g吧，usb3.1采用128b/132b编码，效率与pcie3.0是等效的，它直接向pcie借鉴了很多内容。
而thunderbolt，定位在更高速速度传输，其1.0速度最开始设计时就是一 路10g phy（大约2011年），而后2.0就成两路10g phy了，最近的3.0成两路20g phy，为什么不直接成40g phy，工艺做不上去啊。
很早前，业界有个传说，铜界质pcb走线最高速度只能到16g，几年前就已经打破了，28g甚至32g以上跑铜界质的高速phy已经有demo演示了，thunderbolt2.0推出两路10g phy，自然也是业界有这样能力去推出成熟产品。不出意外的是，thunderbolt定位在高端，从最先推出1.0接口的mac电脑（2011年），到现在已经四年过去了，相对来说还很不普及，只在高端电脑上才有配备，其外设产品，比如支持该接口的外接存储和高清显示器见到过报道，但市场上卖得真不太多，比起这几年一下子普及开来的usb3.0还是相差不少。与此类似待遇的是displayport接口，显示器接口从最早的vga到dvi，到同时支持声音图像传输的hdmi、displayport接口，hdmi逐渐变得常见，尤其是电视接口上，而displayport仍然不太多见。而thunderbolt在外观上与mini dp接口兼容，在功能上可认为是图像传输接口dp和数据传输协议pcie的合体。
这不，intel一琢磨，那thunderbolt3.0改成usb3.1 type-c接口兼容吧，这样支持thunderbolt3.0的外设既可以连接对应的thunderbolt3.0 host，享受40g的高速，也可以接在usb3.1 type-c上，尽管只能跑usb3.0 5g速率（注意，资料显示所兼容的控制器是usb3.0，而不是最新的usb3.1; 也有人指出intel推出的控制器是支持10g速度的。无论如何phy通道是支持的，这主要取决于控制器部分），其实这样对于外设厂商也是一大利好，用户也可以放心地买，不用担心接口不支持。
最后做个总结：高速串行接口速度由什么决定？当时协议公布时前代技术的积累与影响和已成熟技术，二者占重要因素。比如2.5g速率和stm-1 155m的关系，比如不同年代phy技术的成熟度，再者还有业界领先公司在制定标准时的号召力及技术前瞻性，如intel在多种协议上的主导力。
来源：半导体行业观察
