保持信号完整性和数据速率越来越难搬到56 gbps。
信号完整性(SI)或许最好可以定义为一组措施电子信号的质量,这是受噪声的影响,失真和损失。额外的信号完整性问题包括抖动、振铃、相声、地面反弹和电源噪声。
有多种因素会影响信号的完整性,造成错误和系统故障。这些包括更高的比特率,延长距离和各种材料。如果不妥善解决在设计阶段,信号完整性问题可能会导致产品变得不可靠,故障。
因此,信号完整性已经成为设计过程的一个关键方面。不再局限于被动的互连模型,如果整个链接模型,包括发射机、接收机、时钟和通道。反过来,全面的链接分析影响一系列的设计架构,包括均衡、时钟、定时校准,以及编码和/或纠错。
也许并不奇怪,维护并行转换器信号完整性变得越来越困难,因为数据速率移动过去28 gbps 56 gbps。28 gbps, NRZ是首选和标准化编码方案由1和0。NRZ也称为PAM2(脉冲幅度调制,2级),由于其含有两个振幅水平1比特的信息在每一个符号。
经过近五十年,NRZ技术继续给并行转换器设计师带来严峻挑战。作为半导体过程节点从28 nm缩小到深亚微米节点如16/14nm 10/7nm,晶体管阈值电压(VT)也向下扩展。这种组合的更高的数据速率和收缩过程节点的叶子非常小的误差。此外,电路的设计,如捕捉门闩,数模转换器(ADC)和传输驱动程序实现高数据率特别具有挑战性。
每通道串行数据速率达到56 gbps,信号带宽的增加引起的缺陷促使高速串行数据行业采用PAM4,或4层脉冲幅度调制。PAM4信号的波特率等于1/2比特率和奈奎斯特频率等于四分之一的比特率。
PAM2 / NRZ相比,PAM4削减一半的带宽对于一个给定的数据速率传输每个符号的两个部分。这允许工程师双信道的比特率没有翻倍所需的带宽。更具体地说,PAM4信号,在28 GBauds 56 Gbps传输比特率和14个GHz的奈奎斯特频率;与56 Gbps NRZ信号传输比特率在56 GBauds 28 GHz的奈奎斯特频率。
和NRZ一样,PAM4信号也受到抖动的影响,信道损耗和传输干扰。此外,测量的三只眼睛被新的接收器行为更加复杂,比如三个切片器阈值,个人时间切片机倾斜、均衡和时钟和数据恢复。此外,搬到56克PAM4立即为9.6 dB造成损失,尽管仍有30 dB +达到这些系统的需求。
工程师们已经适应了各种挑战设计高速并行转换器通过升级包设计,从而解决高频率和电气性能需求紧缩。此外,设计团队有一个强调详细的宜必思AMI模型,支持快速、准确和统计学意义multi-gigabit串行链路的仿真。
模拟之外,重要的是对并行转换器工程师设计highly-programmable电路,调试接口和实用程序,使客户轻松整理重要的模拟和数字信息。简而言之,先进的编程和调试能力允许调试并行转换器IP打开期间,以及在必要时调整性能本身。
最后但并非最不重要的是,设计经验和及时执行能力是至关重要的。因此并行转换器的关键供应商,包括一系列的专家在设计的不同阶段,如包和PCB设计专家和布局大师,以及信号完整性和电源完整性专家。
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