作者：CRISTIAN FILIP，板系統部產品架構師 Mentor Graphics，西門子公司

聯合電子設備工程委員會 (JEDEC) 標準組織一直致力于 JESD204 串行接口規范的第四版，該規范最近獲得了 JEDEC 董事會投票 JCB-17-43 的批準。該標準于 2018 年初發布，定義了將模數 (ADC) 和數模 (DAC) 數據轉換器連接到 FPGA 和 ASIC 等邏輯器件的高速串行接口的要求。

該標準的修訂版 C 將最大數據速率從 12.5 Gbps 提高到 32 Gbps，并增加了對兩個附加鏈路層的支持：64B/66B 和 64B/80B。至于規范的先前版本，這些變化是由于需要具有更少差分 I/O、更低成本和降低互連復雜性的更小器件封裝。

在本文中，我們將回顧 JESD204C 標準中與通道合規方法相關的一些關鍵方面。

物理層規范JESD204C 規范分為多個文檔，每個文檔都定義了各種通信層的各個方面。互連的物理層在 JESD204-100 文檔中進行了描述，該文檔指定了分為兩類的六類鏈路。B 類包括 B-3、B-6 和 B-12，每一種都具有不同的最大數據速率。

三個 C 類類別——CS(hort)、CM(edium) 和 CR(elective)——具有相同的 32 Gbps 最大數據速率，但根據通道的插入損耗特性攜帶不同的最小參考均衡架構。C 類的發射器、接收器和通道合規方法基于 IEEE 802.3 通道工作裕度 (COM) 的變體，稱為 JESD 通道工作裕度 (JCOM)。

IEEE 802.3 COMCOM 是一種新興的合規方法，適用于以高數據速率運行的通道。它是在 IEEE 802.3bj 標準中引入的，并很快被同一文檔的更新版本和其他標準化委員會（如 OIF-CEI、光纖通道和 JEDEC）所接受。

COM 計算算法在數學上是統計分析的一個子集，它使用來自受害通道和攻擊通道的 s 參數的單比特脈沖響應。該算法在 IEEE Std 中有詳細描述。802.3 附件 93A 涉及多個步驟，可分為三個主要組：

1. 頻域 (FD) 轉換和時域 (TD) 轉換 2. TD 信號處理和優化 3. 最終 COM 計算

計算過程從受害路徑的通道四端口散射參數以及從測量、電磁仿真等中獲得的所有重要的非外來串擾干擾源開始。這些模型被轉換為差分模式，然后與通用封裝模型級聯和單端終端，以促進受害和攻擊信號路徑的電壓傳遞函數。

接下來，通過將非均衡傳遞函數與 FFE 和 CTLE 傳遞函數相乘，應用發送器前饋均衡 (FFE) 和接收器連續時間線性均衡 (CTLE)。

均衡的傳遞函數通過快速傅里葉逆變換 (IFFT) 轉換為單比特響應 (SBR)。SBR 采用發射 (Tx) 和接收 (Rx) 均衡的優化組合，基于標準中定義的最小參考要求和信噪比 ( SNR) 優化品質因數 (FOM)。噪聲和抖動通過對從符號間干擾 (ISI) 和串擾中獲得的幅度分布進行卷積而包含在計算中。

最終結果是 die-to-die FOM，定義為信號幅度峰值干擾與統計噪聲幅度的分貝比，以分貝表示：

這里，A S 是信號的幅度，A ni是對于由 DER 0 表示的給定目標檢測器誤差比的采樣點處噪聲的峰峰值幅度。如果計算出的 COM 值大于特定閾值（通常在 2-dB 到 3-dB 范圍內），則認為該通道是合規的。包含此閾值是為了考慮 COM 算法中未考慮的各種損傷。

接收路徑中可以包含一個可選的前向糾錯 (FEC) 塊，以識別和糾正一些比特錯誤。包含 FEC 的通道對 DER 0的要求不那么嚴格 （圖 1）。

圖 1：IEEE COM 分析報告示例。

與完整的統計模擬器相比，COM 建立在簡化算法和提高其性能所需的幾個假設之上。受這些簡化影響的一些領域是輸入抖動和串擾貢獻的計算。此外，COM 僅考慮基于兩種長短傳輸線模型的兩種封裝變化。

它還將固定 FFE 架構限制為兩個或三個可變抽頭系數，并將 CTLE 實現限制為兩個或三個極點和一個或兩個零點。JCOM 正在解決其中一些限制，允許自定義設備封裝和收發器模型與 COM 算法一起使用。

JESD COM在 JCOM 中，Tx 和 Rx 模型與計算算法分離，標準描述了模型開發人員用來與算法通信的強制接口。此外，與 IEEE 802.3 COM 相比，收發器和封裝模型中包含了許多改進。其中，收發器的輸出/輸入阻抗被建模為與頻率相關的回波損耗，而不是恒定電阻。

此外，模型制造者在模擬中使用的封裝散射參數方面具有完全的自由度。FFE、CTLE 和決策反饋均衡 (DFE) 封裝在設備模型中，可以報告可用設置的數量（圖 2）。

圖 2：JCOM 分析報告示例。

JCOM 中的一個新概念與包含器件特性的通道有關，例如上升/下降時間濾波器、終端和封裝。計算算法類似于 IEEE 802.3 COM 中的算法，但均衡優化是針對發送器/接收器通道和發送器上升/下降時間的每種可能組合執行的。JCOM 被計算為所有這些組合的最小值，并將其與 2-dB 閾值進行比較以進行通道合規性檢查。

結論盡管 COM 和 JCOM 算法得到了簡化，但與基于頻域的指標和 IBIS-AMI 模擬相比，這些合規性方法具有幾個優勢：

支持損耗、反射、串擾和設備規格之間的權衡

即使設備特定模型不可用，也允許在設計周期的早期進行解決方案空間探索

消除與 IBIS-AMI 模擬相關的所有復雜性，這些復雜性可能會讓許多用戶感到恐懼

COM/JCOM 仿真速度更快，使其更適合大型設計的布局后篩選階段

可通過多項式混沌擴展 (PCE) 方法和實驗設計 (DOE) 研究有效地用于預測大批量制造 (HVM) 公差的性能

要采用 JESD204C 標準，它需要滿足所有利益相關者的需求和要求，包括芯片和 EDA 供應商以及系統集成商等最終用戶。雖然提供的 Tx/Rx 參考模型可用于互操作性測試，如 COM，但 JCOM 已經設定了雄心勃勃的目標，即通過添加對自定義設備和封裝模型的支持來提高仿真的準確性（與 COM 相比）。

審核編輯 黃昊宇