12.5gbs101復(fù)接器設(shè)計(jì)與serdes發(fā)射芯片集成

1、D E S I G N O F 1 2 ·5 G b ／s1 0 ：1M U l 月I P L E X E R A N D I N T E G R A T I O NO F S E R D E ST R A N S M I T T E RA D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e d t oS o u t h e a s t U n i v e r s i t yF o r t h e A

2、 c a d e m i cD e g r e e o f M a s t e r o f E n g i n e e r i n gB YZ H U O S h e n g l o n gS u p e r v i s e d b yP r o f ．F e n gJ u n —S c h o o lo f I n f o r m a t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n gS

3、 o u t h e a s t U n i v e r s i t yM a r c h 2 0 1 3摘要摘要隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率需求的不斷增長(zhǎng)，串行通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正從遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸擴(kuò)展到板級(jí)的數(shù)據(jù)通信。遠(yuǎn)距離的串行通信主要通過(guò)光纖信道，采用光信號(hào)進(jìn)行傳輸，因此也稱為光纖通信，而近距離的串行通信主要采用電信號(hào)進(jìn)行傳輸。高速串行通信技術(shù)從光信號(hào)到電信號(hào)，發(fā)生了很大的改變，現(xiàn)在越來(lái)越多的人將其稱為S e r D e s 技術(shù)。無(wú)論是在

4、早期的光纖通信電路還是現(xiàn)在的S e r D e s技術(shù)中，這部分電路的核心功能都是數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換與串并轉(zhuǎn)換。S e r D e s 發(fā)射部分中完成數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換功能的電路即復(fù)接器。由于復(fù)接器的工作速率受限于器件的特征頻率f T ，因此，在早期的復(fù)接器設(shè)計(jì)中，為了提高工作速率，往往采用一些特征頻率較高的特殊工藝。隨著C M O S 工藝特征尺寸的不斷減小，器件的特征頻率不斷提高，使設(shè)計(jì)基于C M O S工藝的超高速?gòu)?fù)接器電路成為可能。但是，

5、C M O S 工藝的成本隨著特征尺寸的減小而增加。因此，采用o v I - o S 工藝設(shè)計(jì)工作速率接近器件特征頻率，且功耗較低的復(fù)接器電路具有很大的實(shí)際意義。本文采用T S M C o ．1 8 衄1C M O S q - 藝，設(shè)計(jì)了能夠在1 2 ．5 G b ／s 的速率上穩(wěn)定工作的1 0 ：1 復(fù)接器，并完成了復(fù)接器與時(shí)鐘電路的系統(tǒng)集成。傳統(tǒng)1 0 ：1 復(fù)接器由于低速串行5 ：1 復(fù)接部分速度較低，整個(gè)復(fù)接器工作速度不易提高。

6、本文采用5 B ／4 B 比特轉(zhuǎn)換電路將1 0 路并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為8 路，進(jìn)而采用半速率樹(shù)型結(jié)構(gòu)以降低數(shù)據(jù)通道的功耗，提高工作速度。同時(shí)，本文又采用四相位切換分頻電路將系統(tǒng)中的四分頻與五分頻電路合成，降低了時(shí)鐘通道的功耗。本文給出了1 0 ：l 復(fù)接器的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)及后仿真結(jié)果。后仿真結(jié)果顯示，芯片工作速率達(dá)到1 2 ．5 G I ) ／S ，整體功耗小于1 2 5 m W ，其中輸出緩沖電路功耗為2 5 m W ，單端輸

7、出峰峰值2 0 0 m V ，抖動(dòng)小于0 ．1 U I 。同時(shí)給出了與鎖相環(huán)電路集成后的系統(tǒng)版圖以及后仿真結(jié)果。后仿真結(jié)果顯示，輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘頻率為3 1 2 ．5 M H z 時(shí)，鎖相環(huán)電路輸出時(shí)鐘頻率為6 ．2 5 G H z ，鎖定時(shí)間小于1 5 0 m ，復(fù)接器輸出數(shù)據(jù)速率為1 2 ．5 G b ，s ，單端輸出峰峰值2 0 0 m V ，抖動(dòng)小于0 ．1 5 U I 。關(guān)鍵詞：光纖通信、S e i D e s 、復(fù)接器、C M