25G高速無源通道的設(shè)計挑戰(zhàn)

OIF CEI-11G LR和10G Base KR規(guī)范已發(fā)布了好幾年。隨著100Gbps標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，出于互連密度和功耗的考慮，單通道的速率也逐漸從10Gbps演變?yōu)楦叩乃俾?。比如OIF CEI-25G LR就試圖將單通道的速率從11Gbps提高到25Gbps，與此同時，將功耗限制在前一版本的1.5倍以內(nèi)。雖然CEI-25G LR并未被正式發(fā)布，但一些最基本的通道參數(shù)卻已在草案中被基本確定下來。在SerDes廠商和無源通道廠商的不懈推動下，10Gbps+的速率被不斷地刷新。一些半導(dǎo)體廠商先后推出了15Gbps、20Gbps的SerDes，Avago公司更是在今年的DesignCon上展示了符合CEI-25 LR草案的背板驅(qū)動器和高達(dá)30Gbps的SerDes。

　　雖然25Gbps背板規(guī)范并未被發(fā)布，相關(guān)的SerDes也還未量產(chǎn)，但光通信廠商早就開始了40Gbps DQPSK的應(yīng)用，將PCB上單一通道的速率推進(jìn)到20Gbps。背板方面，雖然國內(nèi)廠商只能拿到15Gbps的SerDes，但毫無疑問，不用多久，20Gbps以上的SerDes也會被開放。因此，本文將試圖對25Gbps無源通道設(shè)計時遇到的挑戰(zhàn)(尤其是在信號完整性方面)進(jìn)行分析和探討。

　　一個完整的25Gbps鏈路的構(gòu)成通常如圖1所示。

　　圖1：25Gbps完整鏈路示意，TP1~TP4為測試點。

　　25Gbps鏈路也是一個典型的點對點拓?fù)?，發(fā)射端和接收端均做了信號處理，即我們通常所說的均衡。一般發(fā)射端被稱為加重，接收端被稱為均衡。其中發(fā)射端的加重又分為預(yù)加重和去加重;接收端的均衡又分為模擬均衡和數(shù)字均衡，分別為CTLE和DFE。發(fā)射端和接收端的均衡通常被用來補償數(shù)據(jù)在有損鏈路中傳輸時的損耗，以便在接收端獲得張開的眼圖以及符合規(guī)范的BER。25G無源通道主要被用于芯片間(chip-chip)，芯片與模塊間(chip-module)或者背板的應(yīng)用中。在信號完整性方面遇到的挑戰(zhàn)主要包括傳輸損耗、反射和串?dāng)_。

　　對抗傳輸損耗

　　無源通道就像一個低通濾波器，總是會降低傳輸信號的幅度。信號在通過連接器、PCB走線、過孔、IC引腳和線纜等無源鏈路中的每一部分時，總會造成幅度上的損失和抖動的累積。當(dāng)信號到達(dá)接收端時，眼圖通常已經(jīng)閉合(圖2、圖3)。作為鏈路的設(shè)計者，通常需要設(shè)法降低傳輸過程中的損耗，這也被稱為插損。以背板為例，25Gbps無源通道的損耗主要由高速連接器、過孔和走線造成。