啟動高速資料傳輸的先進介面與時脈解決方案
- DIGITIMES企畫
-
德儀(TI)事業發展部介面與時脈產品經理Rick Zhong表示，自去年德儀併購美國國家半導體之後，成為全球類比IC市佔率第一的領導廠商。
在TI介面與時脈產品中，大致可分為三大類：1.減少傳輸線寬度的高速串列/解串器(Serializers/De-Serializers,SerDes) PHYs。2.解決信號完整性與延展距離的Repeater、Retimer、Cross-points、Mux/Fanout多工器。3.時脈管理，例如時脈產生器(Generation)、抖頻抑制( Jitter Cleaners)及時脈分佈器(Distribution)。
高速通訊介面、時脈產生與訊號展延等類比元件的領導廠商
若以不同應用領域的通訊介面元件來看，德儀提供：1.高速緩衝元件(High Speed Buffers)。2.訊號調變元件(Signal Conditioners)，提供LVDS/VML/CML/TMDS等介面調變。3.SerDes串列/解串器，提供GbE、10G Ethernet、FC等高速SerDes。4.光學模組元件，提供10GbE、FC光纖、CPRI、OBSAI、SONET等規格。
高速傳輸領域面對的挑戰
Rick Zhong指出，無論從儲存裝置、區域網連接到I/O連接等，都朝向高速串列化，就連FPGA/ASIC也開始整合SerDes，對訊號要求的純淨、完整度的更是雪上加霜。德儀以結合0.13μm標準CMOS與0.25μm雙氧化閘極的第三代Bi-CMOS製程工藝，產生10Gbps訊號產生的功耗、完整度與抖動抑制都比競爭對手好許多，並創下業界最低的5mW/Gbps功耗、dB@5GHz高頻訊號品質，並可提昇到28Gbps的傳輸速率。
理想信號傳遞過程應呈現下降直線的線性損耗(Linear Loss)，但訊號在排線傳導時會面對阻抗造成的抖動波紋，以及因串音干擾(Cross)造成訊號斷斷續續的現象。
德儀以BiCMOS SiGe製程，針對饋入損耗(Insertion Loss)、抖動、串音與反射干擾等不同因素下，提供專門解決的類比IP電路庫，產生高達28Gbps的純淨訊號並且彼此兼容。
三階段訊號調變元件的追加應用
Rick Zhong指到，德儀以三階段訊號調變步驟，提供用戶彈性化╱可擴充的訊號調變方案。例如第一階段加上等化器(Equalizer)與抑制放大線路(De-Emphasis Driver)總成的repeater元件，去補償訊號在傳輸介質的饋入損耗。像是可支援10.3GHz的四通道DS100BR410與雙通道DS100BR210/111元件，每通道僅55mW低功耗。
在第二階段，除了Insertion Loss還有訊號抖動問題，可追加由Repeater加上CDR時脈修復元件組成的Retimer正時元件，像是四通道DS125RT410
(9.8~12.5G)、DS110RT410(8.5~11.3G)以及DS100RT410(10,3G/1.25G)，每通道功耗僅145mW。
第三階段除了Loss、Jitter還要解決串音干擾或訊號反射問題，可追加具備信號回饋等化決斷電路(DFE,Decision Feedback EQ)的強化板Retimer元件，像四通道DS125DF410(9.8~12.5G)、DS110DF410(8.5~11.3G)及DS100DF410(10,3G/1.25G)等，每通道功耗僅175mW。來抑制周遭雜訊並改良訊號產生品質。
光通訊元件、伺服器與FPGA/ASIC元件的應用實例
Rick Zhong舉一個光電通訊元件的應用實例。從Line Card通訊主板上的ASIC的SerDes拉出訊號，可加上DS110DF410元件後將訊號傳輸到Front-Panel，或在光通訊模組前面追加DS100RT410或DS100BR410/111；在背板訊號源輸入端追加DS110RT410或DS100KR401晶片，並在連接器接入回饋線路到ASIC之間追加DS110DF410、DS100KR800以強化、改善背板回饋的訊號品質。
另一個在企業Server/儲存端系統應用上，從CPU到記憶體模組之間可加入SSQEB32882、SSQEA32882或SSQE32882，連接到10Gbps網路與背板部份，有DS100BR410/210/111或支援10G-KR(802.3ap)的DS100KR800/401元件；連接到SAS/SATA/FC儲存介面部份，可採用DS64MB201/DS100MB201多埠分接，DS64BR401、DS100BR410/111元件做訊號延展。
在I/O延展部份，針對USB 3.0可使用TUSB8040/7340/7320、TUSB1310A晶片，外接TUSB9261 USB3轉SATA橋接晶片或SN65LVPE502CP Repeater晶片；PCI express匯流排延展部份則有支援PCIe v1的TS2PCIE412，或PCIe v3等級的DS80PCI800/402/102晶片。
在FPGA/ASIC實際應用上，連接到測試面板(Test Plane)部份有SCANSTA101
/111/112等JTAG控制/多工切換晶片，連接到控制面板的則有支援PCIe v1的TS2PCIE412或PCIe v3等級的DS80PCI800/402/102晶片；連接前端埠部份有支援10Gbps的TLK10002、TLK6002 SerDes，以及DS64BR401、DS100BR410/111等訊號延展元件，另外可連接DS64MB201/DS100MB201多埠分接晶片，背板部份是DS100BR410/210/111或支援10G-KR(802.3ap)的DS100KR800/401元件。
Rick Zhong提到德儀針對光通訊傳輸模組部份，像針對XFP模組以及SFP+發送器等8~10G部份，可使用ONET8501T/8511/8521/8531T晶片，以及ONET8501P
/8501PB與ONET1191P放大晶片，1~4G等級SFP發送器則使用ONET2511TA/
2591TA/4291TA晶片搭ONET4201PA/4191PA放大晶片。
Rick Zhong最後提到德儀針對用於數位廣播電視、攝錄影機與監控領域所的SDI介面，提供LMH00xx？LMH03xx系列的等化器、時脈重生晶片、排線驅動晶片、串列化訊號驅動晶片與Des訊號重生晶片。
德儀以65nm製程技術提供全系列USB 3.0解決方案，包含TUSB1310/1310A傳送晶片、TUSB9260/9261週邊晶片、TUSB8040集線器晶片、TUSB7340/7320 OTG行動晶片及SN65LVPE502延展晶片等。並針對汽車電子與娛樂環境提出高品質FPD-Link連接介面，及以完整的時脈產生器產品線，提供領先業界的時脈產生電路簡化方案。
