具有時(shí)鐘提取功能的5Gb-s和10Gb-s2-1復(fù)接器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，晶體管特征尺寸的不斷縮小，集成電路規(guī)模的不斷增大，芯片的工作速率變得越來越高，客觀上對(duì)芯片間通信的要求也成比例地增加。然而，由于I/O端口數(shù)目增加速度緩慢，所以就相應(yīng)地要求每個(gè)I/O端口的平均傳輸帶寬不斷增加。相比于傳統(tǒng)的電信號(hào)傳輸，光纖傳輸由于其帶寬大、功耗低、延遲小及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為芯片間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x。
　　 復(fù)接器是光發(fā)射機(jī)中的重要模塊，它將多路低速數(shù)據(jù)合并為一路高速數(shù)據(jù)。雖然大部分

2、獨(dú)立的復(fù)接器芯片設(shè)計(jì)中，并沒有涉及到時(shí)鐘相關(guān)的電路；然而，在一個(gè)完備的系統(tǒng)中，復(fù)接器需要結(jié)合相應(yīng)的時(shí)鐘處理電路（包括時(shí)鐘產(chǎn)生和相位對(duì)準(zhǔn)）才能正常工作。本文通過對(duì)現(xiàn)存的時(shí)鐘處理技術(shù)進(jìn)行分析比較，結(jié)合應(yīng)用的實(shí)際，采用鎖相環(huán)技術(shù)分別設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩種全集成的復(fù)接器電路。
　　 本文首先簡(jiǎn)要介紹鎖相環(huán)技術(shù)及復(fù)接器原理，然后詳細(xì)分析時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的結(jié)構(gòu)、原理及其設(shè)計(jì)方法，并將其應(yīng)用于本文的電路設(shè)計(jì)中。
　　 采用SMIC0.18μ

3、m1P6M混合信號(hào)CMOS工藝設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用于芯片間光互連的具有時(shí)鐘提取功能的10Gb/s2:1半速率復(fù)接器。時(shí)鐘提取環(huán)路基于Bang-Bang型鎖相環(huán)，采用了Pottbacker鑒頻鑒相器，3級(jí)環(huán)形差分SGHz壓控振蕩器、V/I電路以及二階低通濾波器，電容全部片內(nèi)集成。2：1復(fù)接器采用主從-主從主結(jié)構(gòu)的半速率復(fù)接器。整個(gè)芯片面積為670μm×760μm，在1.8V的電源下功耗為180mW,其中核心電路功耗108mW。時(shí)鐘提取環(huán)路的牽引

4、范圍為1GHz，提取出的時(shí)鐘的單端擺幅超過300mV，RMS抖動(dòng)為1.9ps，1MHz頻偏處的相位噪聲為-114dBc/Hz。半速率復(fù)接器復(fù)接出的10Gb/s數(shù)據(jù)單端擺幅大于300mV。
　　 采用SMIC0.18μm1P6M混合信號(hào)CMOS工藝設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用于芯片間光互連的具有時(shí)鐘提取及倍頻功能的5Gb/s2:1全速率復(fù)接器。時(shí)鐘提取環(huán)路基于Bang-Bang型鎖相環(huán)，并增加了1:2分頻電路。2:1全速率復(fù)接器在半速率復(fù)接器的