面向高速串行接口的低软错误锁相环技术研究

来源 :国防科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhuyanmei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国航天事业不断前进,天基互联网得到快速发展,海量数据导致星上系统的信号处理能力亟需提升。星上系统的信号处理能力由处理器性能和片间通信能力决定,因为PLL为处理器、SerDes等核心芯片提供高频率低抖动的时钟信号,所以PLL成为限制星上系统的信号处理能力的关键子系统。面向SerDes应用的PLL对频率、抖动等指标要求更高,亟需突破该关键技术。随着工艺尺寸的缩减,SET已经成为PLL的软错误主要来源。为了维持PLL稳定工作,并保持低软错误发生率,必须对PLL进行抗SET加固设计。本文综合讨论了现有通用SET加固技术和面向PLL的SET加固技术,分析当前加固技术局限性并得出结论,传统SET加固设计会引起频率、抖动等重要指标性能退化,直接使用现有加固技术会导致加固后的PLL无法满足SerDes性能要求。需要提出新的加固方法,确保PLL频率、抖动等性能指标不会下降。本文研究面向SerDes的低软错误PLL技术,以一款非加固高性能PLL为蓝本,通过激光实验分析了非加固高性能PLL不同子模块SET敏感区域,以子模块敏感程度为依据,实施高性能PLL SET加固改造,降低PLL发生SET时的软错误。本文从PLL系统级加固技术、PLL模块级加固技术两个层次研究相应加固方法,解决现有加固技术对PLL性能损伤的问题。全文主要内容及创新之处如下:(1)提出设计一种非加固高性能自偏置PLL。芯片实测结果表明,该PLL输出时钟信号Rj抖动小于3ps,Dj抖动为5ps,能为SerDes提供最高3.125GHz的多相位低抖动时钟信号。该PLL为后续低软错PLL加固研究起技术支撑作用,通过激光实验,定性判断出不同子模块SET敏感程度,为后续加固提供研究基础。(2)提出双环自采样系统级加固技术对PLL进行加固。双环自采样加固技术不对PLL结构做具体限定,对PLL的反馈回路进行双备份,利用PFD中的鉴相死区,对发生在PLL反馈回路的SET进行滤除。采用冗余晶体管版图加固技术提升采样器的抗SET能力,激光实验证明该加固技术将该部分阈值从500pJ提升至1400pJ,有效提升PLL反馈回路抗SET性能。(3)提出敏感节点转移法和多通道泄放技术对电荷泵进行加固。将最敏感的节点转化成相对不敏感的区域,解决电荷泵开关电路敏感性问题;通过提高电源电压幅值,加入匹配管提升电荷泵的失配性能。对于偏置电路提出了多通道泄放技术,提高了偏置部分的抗SET性能。根据仿真结果,电荷泵在加固前会导致PLL失锁,加固后只会引起PLL输出有500MHz频率波动。未加固的偏置电路电压波动分别为1.17V和0.37V,而加固后的偏置电路电压波动为0.048V和0.046V,加固后的电压变化最大抑制效果约为94%。(4)提出多偏置技术和交叉耦合技术对VCO的偏置电路和环振分别进行加固。加固后的VCO可以满足高频、多相位、低噪声等指标。多偏置技术解决了偏置部分产生的SET对VCO的影响,交叉耦合技术解决了VCO环振对SET的敏感性,以上两种加固方法不会破坏VCO原有结构,只会增加VCO面积和功耗,不造成噪声、频率等指标衰减。重离子实验表明,多偏置VCO在LET为83.7MeV·cm~2/mg依然不会发生SET;激光实验表明,激光阈值从1.4nJ上升到3.5nJ,实验证明多偏置技术能有效提升VCO抗SET性能。交叉耦合技术解决了VCO环振部分对SET的敏感性,电路仿真表明未加固VCO在SET轰击下产生2.7GHz频率变化,加固后的交叉耦合VCO在SET轰击下产生0.47GHz频率变化,证明该VCO加固效果明显提升。(5)提出内循环强制更新分频器技术。设计将错误值更改为正确值的更新机制,将投票器插入分频器反馈循环中,解决了传统TMR分频器中的SEU积累问题。该方法不需要增加额外面积或者功耗,而且不会破坏分频器原始结构,不会造成分频器性能显著下降。重离子实验表明,该分频器在LET为83.7MeV·cm~2/mg依然不会发生SET/SEU;激光实验表明,其激光阈值也从1150pJ上升到2400pJ,实验证明以上加固技术能有效提升分频器抗SET性能。
其他文献
目的:对血管性介入治疗异位妊娠进行临床分析。方法选取2013年6月至2014年6月我院收治的异位妊娠患者60例,依据治疗方法进行分组,常规组患者30例,进行常规手术切除病变部位;介入组
目的:观察清热利湿类中药洗浴治疗手部慢性湿疹的临床疗效。方法:采用洗浴方(鸡血藤、当归、何首乌、桃仁、生地、伸筋草、蛇床子、苦参等)治疗手部慢性湿疹38例,结果:总有效率97.
目的:观察益气养阴类中药配合西药治疗糖尿病酮症酸中毒的临床疗效。方法:采用益气养阴汤(生黄芪、太子参、麦冬、山药、玄参、生石膏、知母、牛膝、黄连、半夏、竹茹等)配合西药
文章采用SWOT分析法对现阶段我国开展艾滋病防治绩效评价工作的优势、劣势、机会和威胁进行了系统的分析,并根据分析结果对我国开展艾滋病防治绩效评价工作提出一些发展策略,为
文章通过对企事业单位秘书岗位的调研,分析了当前秘书岗位的主要工作内容,总结了秘书职业的素质及能力要求。进而,从人才培养方案、教学方式、考核方式以及加强校企合作等方面,论
目的:Lamin B2是核纤层蛋白家族的一员,其与肿瘤的增殖,迁移以及其分子机制尚不清楚。本文我们证明了在非小细胞中,Lamin B2促进细胞增殖迁移,并揭示了其内在机制。方法:我们
在“家家泉水,户户垂杨”的泉城济南,越来越多的人们在寻常生活中绕不开与山东大学附属济南市中心医院的关系。一个患者的真实经历:吉林省延边的陈先生,自称是“坐了34个小时的火
目的:观察补气活血类中药配合西药治疗肺心病的疗效。方法:采用黄芪注射液(黄芪、辅料为依地酸二钠、碳酸氢钠、甘油)与自拟芪丹汤(黄芪、丹参、莱菔子、桑白皮、杏仁、川芎、黄芩
自从费曼上世纪80年代初提出量子计算机的概念后,很长一段时间内人们对于这一领域的研究仅停留在理论层面,直到近一、二十年来信息爆炸和摩尔定律就要走到尽头,促使量子计算
知识产权是国家发展的战略性资源和国际竞争力的核心要素,知识产权是世界技术竞争与经济竞争的战略制高点,充分发挥财政资金的引导、鼓励、激励和支撑作用,有效增加对知识产权事