【摘 要】
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随着大数据时代的到来,数据中心的爆发式增长的数据使得传统的并行数据传输方式因管脚数量,时钟同步等限制难以满足传输需求。SerDes是一种点到点的串行通信方式,它以一对差分传输线传输速率高达几十Gb/s甚至上百Gb/s的数据,以其优良的传输特性而逐步取代传统的并行数据传输方式。信道由于介质损耗与趋肤效应而呈现的低通特性会衰减信号的高频部分,SerDes系统在于各种均衡方式的使用来补偿信号的高低频的不
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随着大数据时代的到来,数据中心的爆发式增长的数据使得传统的并行数据传输方式因管脚数量,时钟同步等限制难以满足传输需求。SerDes是一种点到点的串行通信方式,它以一对差分传输线传输速率高达几十Gb/s甚至上百Gb/s的数据,以其优良的传输特性而逐步取代传统的并行数据传输方式。信道由于介质损耗与趋肤效应而呈现的低通特性会衰减信号的高频部分,SerDes系统在于各种均衡方式的使用来补偿信号的高低频的不同衰减来保证数据传输过程中的信号完整性。本文首先详细地介绍了国内外先进SerDes研究现状,接着分析了SerDes通信的理论,包括数据传输的时域和频域分析、NRZ和PAM4的噪声分析、抖动和反射分析。接下来,详细分析了高速串行通信的最关键的两个模块:前馈均衡器和驱动器。对各种结构进行了详细分析并详细推导了其原理,并对各种结构的优缺点及其使用环境进行了总结。本文最终基于GF 22nm工艺对发射机关键模块进行分析与设计验证,完成了半速率架构采用查找表模式前馈均衡器和源串联端接驱动器的16/32 Gb/s的双模发射机,能在NRZ/PAM4模式下分别提供15/10d B均衡,能效比为3.1/1.55 p J/b。四分之一速率架构采用延迟链前馈均衡器与电流模逻辑驱动器的56Gb/s的PAM4发射机,能提供15d B均衡,能效比为1.43p J/b。仿真结果显示,无论是在均衡能力还是能效比上,两款发射机相比较于其他同等速率的先进的发射机都具有一定的优势。
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