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白皮书

Kandou的Glasswing IP

一种不同的数据交流方式。

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简介
我们社会日益增长的数字化使我们的生活相互联系,在许多方面更容易。但数字革命也意味着全球数据处理总量每两年左右就会翻一番。手机、笔记本电脑、卫星、服务器或自动驾驶汽车等电子设备必须以更高的速度处理两倍的数据。在电子设备的芯片之间传输信息的传统信号方法已经到了生命周期的尽头。在过去几十年里,主导电子行业的黄金法则摩尔定律(Moore’s Law)也即将达到极限。采用全新的数据通信方式的时机已经成熟;以极低的功率实现更快的信息交流的方法。

出于这种需要,Kandou Bus创造了一种新的信号范式,称为Chord信号。基于40多年的累积研究,Chord信令将传入的比特流转换为精心选择的模式,并将它们叠加在多条线路上。在接收器处,一个比较器网络检测导线上传输的单个比特。在操作上,每个这样的比较器将导线子集上的平均值与另一个子集上的平均值进行比较。

Chord信号效率的关键在于,通过明智地选择传输值和比较器集,即使传输值不是二进制的,采样值也会变成二进制。因此,Chord信令增加了每条线的吞吐量,而不像其他信令方法(如PAM-4)那样付出利润减少的代价。然而,这种效率需要付出一点代价:传输的比特数总是比导线数少1。因此,当有n根导线时,“针脚效率”(每根导线传输的有效比特数)是(n-1)/n。虽然这比PAM-4略小,其引脚效率为1,但Chord信号对严重噪声类型(如符号间干扰、串扰和EMI)的恢复能力比其他基于一对导线的信号方法高得多。

对于任何给定数量的导线,Chord信令方法的例子比比皆是。两个这样的例子是ENRZ,在4根导线上传输3位,以及CNRZ-5,在6根导线上传输5位。这两种技术都已被JEDEC (JESD247)标准化。此外,ENRZ已由OIF (CEI-56G-LR-ENRZ)标准化,用于远距离电气信道通信。ENRZ是专门为长连接链路开发的,而CNRZ-5则适用于超短连接链路,就像多芯片模块(MCM)中遇到的那样。

MCM中SoC分解的超短距离(USR) SerDes
今天的片上系统(SoC)将大量功能和IP结合在一个芯片上。过程小型化是摩尔定律的主要前提,在这方面发挥了重要作用。然而,功能的大规模集成正在放缓,部分原因是摩尔定律即将结束,更大的原因是难以验证同一芯片上多个IP的相互操作,以及先进半导体工艺中大型芯片的产量下降。

由于这些原因,该行业正在扭转过去20年的趋势,并朝着大型SoC的解体方向发展。不同于将不同的IP集成到同一个芯片上,每个IP(或一小组IP)都在自己的专用芯片上实现,也称为“芯片”。这些芯片可能并不都在同一个半导体制程中。相反,可以明智地选择该工艺以获得芯片的最佳性能。包含所有这些小芯片的共享包的构建和制造应该是经济的。此外,为了给系统设计人员提供最大的灵活性,在共享包中放置这样的小芯片应该几乎没有限制。此外,连接这种芯片的链路应该具有极高的带宽、极低的功耗和极低的延迟(与片上链路相当)。

Kandou的USR SerDes玻璃翼系列在设计时考虑到了所有这些限制。事实上,在6根相关导线上传输5位的Chord信令方案CNRZ-5就是专门为这种应用而设计的。16nm版本的IP在极低的功耗下,每毫米模边可提供超过200 Gbps的双向带宽。除了Chord信令之外,该IP的设计还采用了许多创新,包括用于时钟、信号完整性和整个传输链的新电路和架构。

Glasswing的第一个应用实例是将SoC的I/O子系统与主芯片分离。一个单独的SerDes芯片,它包含一个或多个远程SerDes的实例(例如CEI-56G-LR-PAM-4),以及物理编码子层(PCS)和其他功能(例如前向纠错- FEC)。单独的SerDes芯片有许多优点:它导致了更好的SoC芯片产量,它缩短了SoC开发的上市时间,它导致了更快的SoC新版本的进程迁移。此外,由于芯片可以放置在包装凸起的顶部,它极大地减少了长伸SerDes的包装内损失。此外,由于芯片通过SerDes连接到SoC,共享封装可以是MCM,这比竞争的封装技术更经济。

soc的解体是摩尔定律终结的直接后果。然而,戈登·摩尔在他的开创性论文中预见了这一发展,这篇论文构成了他著名的定律的基础:

“事实可能证明,用较小的功能构建大型系统更经济,这些功能是分开打包并相互连接的。大型功能的可用性,结合功能设计和构造,应该允许大型系统的制造商快速和经济地设计和建造各种各样的设备。”

我们以摩尔的远见全心全意征服。



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