【摘 要】
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SerDes技术,最早期应用在以光纤为传输介质的远距离广域网通信。但是随着数据传输速率的不断增长,这种串行通信技术正不断拓展到其他应用领域,在各类数据通信系统中被广泛采用,成为了高速接口技术的主流。因此,对高速SerDes芯片的研究具有很重要的现实意义。本文的研究重点为SerDes系统中的编/解码器和分/复接器。在编/解码器方面,经过对多种编/解码方案综合比较之后,选择工作方式简单且直流平衡能力较
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SerDes技术,最早期应用在以光纤为传输介质的远距离广域网通信。但是随着数据传输速率的不断增长,这种串行通信技术正不断拓展到其他应用领域,在各类数据通信系统中被广泛采用,成为了高速接口技术的主流。因此,对高速SerDes芯片的研究具有很重要的现实意义。本文的研究重点为SerDes系统中的编/解码器和分/复接器。在编/解码器方面,经过对多种编/解码方案综合比较之后,选择工作方式简单且直流平衡能力较强的14B/16B编/解码技术作为本文研究主体。为了提升14B/16B编/解码器的最高工作频率,14B/16B编/解码器由VHDL代码生成RTL级电路后,其电路和版图均在Cadence中手工搭建完成,同时关键电路设计选择高速CML逻辑电平。但是过多的CML逻辑电平模块会带来较大功耗,因此部分非关键电路设计采用低功耗的CMOS逻辑电平。在分/复接器方面,为了保证高速信号的正确传输,分/复接器的所有电路子模块均采用CML电平逻辑。其中16:1复接器以4:1树型复接器作为基本子模块,这样可以保证数据在复接过程中有着较好的时序性,同时在4:1树型复接器中加入了用作“重定时”的触发器,来解决数据与数据之间的时序问题。而1:16分接器则同时采用树型1:4分接器单元和1:4并行结构分接器单元,有效避免电容负载过高的问题,同时节约了电路资源。本文基于TSMC 40nm CMOS工艺完成了编/解码器和分/复接器的电路设计。编/解码器后仿真结果显示其逻辑功能正确,其中编码器的最高工作频率为2.86GHz,解码器最高工作频率为3.3GHz。同时,复接器前仿真输出50Gb/s信号时,眼图抖动为1.484ps,输出40Gb/s信号时,眼图抖动为1.073ps,复接器后仿真输出40Gb/s信号时,其对应抖动2.1ps,功耗为96.8m W;分接器的数据逻辑正确,且输出数据眼图清晰,功耗为59.95mW。
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