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Serdes技术与Xilinx GT概览

news 来源：原创 2025/6/23 1:11:18

一、前言

二、Serdes技术

2.1 芯片间信号传输

2.2 Serdes技术

三、 Xilinx GT

3.1 7系列器件GT

3.2 Ultrascale GT

3.3 Ultrascale+ GT

四、参考资料

一、前言

对于芯片间高速信号传输技术，不得不提serdes以及在Xilinx在此基础上的高速收发器GT系列，下面将简要的介绍Serdes技术以及Xilinx的GT。

二、Serdes技术

SerDes为英文Serializer(串行器)/DeSerializer(解串器)的简称。它是一种主流的时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术。即在发送端多路低速并行信号被转换成高速串行信号，经过传输媒体(光缆或铜线)，最后在接收端高速串行信号重新转换成低速并行信号。

2.1 芯片间信号传输

芯片间数据传输时，要保证数据准确被接收端接收，需要考虑时钟信号在准确的时刻采集数据信号，因为需要考虑时钟信号与数据信号的同步。根据时钟信号与数据信号的同步方式分为系统同步，源同步，自同步

系统同步：发送端和接收端的时钟来自同一个外部时钟，简单原理图如下

对应的详细时间模型如下图，下图中灰色背景的都是实际需要考虑的，可见需要考虑不少相关单元的延时。

但系统同步存在以下缺陷

1）时钟到达两个芯片的时间无法真正同步，存在时钟偏斜Clock skew

2) 各个数据的传输时延存在差异

3）时钟和数据的传输时延也存在差异

源同步：接收端的时钟和数据都来自发送端

源同步对应的时间模型如下图，相比于系统同步，只需考虑输出延时和板间延时。源同步设计中，发送芯片会把数据信号和时钟信号做相同的处理来保证相同的时延。在实际运用中，DDR即使用源同步的方式，可达到800MHz，但如果需要更高的速率，则有两种方法，提高时钟频率或者增大数据位宽。

自同步：源同步设计会带来时钟域的增加，如上图中的clk2，此时，就出现了自同步这种方式，时钟信号和数据信号在同一路传输，serdes即为此种方式。

对应的时间模型如下图，自同步中包含了3个主要模块：串并转换，并串转换以及时钟数据恢复单元

并串转换有两种实现方式：移位寄存器，旋转选择器（revolving selectors）

串并转换的方式与并串转换相反

时钟数据恢复

时钟数据恢复是通过PLL去同步一个和生成输入串行数据流的时钟频率相匹配的时钟

2.2 Serdes技术

serdes技术功能可简化成下图，serdes发送端将并行数据转换成串行数据进行传输，接收端的serdes将串行数据再转换成并行数据给内部芯片处理

serde根据架构区分主要有4类：并行时钟serdes，8b/10bserdes，内嵌式时钟bits serdes，bit交叉serdes。

并行时钟serdes结构如下图

8b/10bserdes结构

内嵌式时钟bits serdes结构

bit交叉serdes结构

四种架构的优劣对比如下表

三、 Xilinx GT

GT(Gigabit Transceiver)是吉比特收发器，更熟知的叫法是高速收发器，用于实现高速，低延时的串行信号传输，本质上是Serdes技术。

Xilinx的不同系列器件有对应支持的GT，功能上的最大差异点是支持的速率不同。

3.1 7系列器件GT

下图显示了不同器件含有的GT类型（GTP/GTX/GTH/GTZ）与对应的数量

3.2 Ultrascale GT

下图显示了Ultrascale系列不同器件含有的GT类型（GTP/GTX/GTH/GTZ）与对应的数量

3.3 Ultrascale+ GT

四、参考资料

1、《SerDes_Architectures_and_Applications.pdf》

2、https://www.amd.com/zh-cn/search/site-search.html#q=iserdes

一、前言

二、Serdes技术

2.1 芯片间信号传输

2.2 Serdes技术

三、 Xilinx GT

3.1 7系列器件GT

3.2 Ultrascale GT

3.3 Ultrascale+ GT

四、参考资料

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