10gbps+serdes中的高速接口设计

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目10GbpsSerDes中的高速接口设计专业学位类别工程硕士学号201122240862作者姓名黄灿灿指导教师廖家轩研究员分类号密级注1UDC学位论文10GbpsSerDes中的高速接口设计（题名和副题名）黄灿灿（作者姓名）指导教师廖家轩研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2014年4

2、月30日论文答辩日期2014年5月30日学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEDESIGNOFHGIH-SPEEDI/OFOR10G-SERDESAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectronicsandCommunicationEngineerAuthor:HuangCanCanAdvisor:LiaoJiaoXuanSchool:ResearchInstitute

3、ofElectronicsScienceandTechnologyofUESTC独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅

4、。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要CMOS工艺继续沿着摩尔定律演进，特征尺寸已降低至14nm，由此带来的PC和手持设备的CPU处理性能大幅提升，加上光纤网络的普遍采用，使得背板信道的数据传输压力剧增。为适应数据率的高速增加，串行数据传输方式早已替代传统的并行数据传输方式，随着数据率的进一步提升，高速SerDes成为计算机接口和网络接口的主流。由于成本和兼容性考虑，目前，在背板通信系统中FR-4背板

5、仍广泛使用。但FR-4基板对于信号高频分量的衰减很大，尤其是当信号的奈奎斯特频率远远大于信道带宽时，信号质量会严重恶化，呈现明显的码间串扰（ISI）。因此，在相应的高速接口电路设计中，应考虑对信道进行补偿。针对背板通信的10G-SerDes芯片，基于SMIC标准的0.13μmCMOS工艺，设计一款在5GHz（数据率为10Gb/s的随进二进制数据的奈奎斯特频率）处增益提升因子最大为22dB，总体带宽达到5.5GHz以上，并且信道失配小于3dB的串行收发器。本文的主要工作包括以下几点：1)深入了解信号与信道的交互方式，及其带宽限制特性对信号产生的影响在频域和时域的体现。据

6、此结合信道的衰减特性，确定设计目标参数，以及指导接口电路的设计和信道仿真模型的选取。2)针对性地研究了几种带宽拓展技术和均衡技术，对其电路特性和应用条件进行了分析和比较。为本文特定工艺条件下的高速收发器的设计提供了技术支持。3)根据0.13μmCMOS工艺的具体条件，在发射端中采用了前馈源极跟随器和后馈源极跟随器，以及具有阻抗匹配和电感峰化的CML（电流模）驱动器。在接收器中，采用了具有电感峰化和电容负反馈技术的连续时间均衡器，基于频谱分割与自比较技术，实现了自适应均衡。经过严格的仿真，本设计的发射端在1.8V的电源电压下，总体小信号带宽达到5.5GHz以上，小信号增

7、益达到18dB，差分的输出摆幅为800mV。接收器实现了补偿幅度从0dB到22dB的自适应均衡，且在最大补偿下，带宽为6.7GHz，信道失配为2.3dB，经信道末端的眼图完全闭合，经过自适应均衡之后，眼图打开了0.85UI。关键词：背板通信，10G-SerDes，自适应均衡，增益提升，信号完整性IABSTRACTABSTRACTAstheCMOStechnologycontinuestofollowtheMoore'slaw,thefeaturesizehasscaleddownto14nm.Thiscontributestothesharplyim