SerDes隨便聊:類比實體層

一言以蔽之:SerDes PHY = Ck + Tx + Rx。

SerDes

如果要把SerDes analog PHY(類比實體層)分成幾個區塊,那麼最簡單的分類方法就是Clocking、Transmitter、Receiver。

其中Clocking縮寫為Ck,而Transmitter和Receiver縮寫為Tx和Rx,或是全大寫的TX和RX,正確的發音當然是/ti ɛks/和/ar ɛks/,不過在華人的世界裡,因為X是打叉叉的意思,所以Tx和Rx常被唸成「踢叉」和「啊兒叉」,不只在公司內會聽到這樣的稱呼,連在ISSCC聽全英文演講也常聽到華人這樣的發音,搞得現在連外國人也知道「X」在中文讀成「叉」了。

Transmitter

Tx

數位有八個人8-bit,分別以低速100Mbps告訴類比資料,類比只有一個人1-bit,如果要維持資訊流動不阻塞,類比就必須用高速800Mbps來運作。上圖左邊就是Tx,它負責把本來講話很慢的數位,用劈里啪啦的速度很快地講出來。

Tx除了講話要快,還要講得很大聲,為什麼呢?因為中間Channel的損失很大,想像一下,對面聽話的人距離我很遠,如果我講話很小聲,對面的人根本聽不到我在說什麼。

Receiver

Rx

數位跑比較慢,聽不了高速的話,因此接收端也需要一個類比。上圖右邊就是Rx,它負責聽劈里啪啦800Mbps的話,然後用慢條斯理地100Mbps、同時說出來給8-bit數位八個人聽,這樣就完成了資訊的傳遞。

Rx除了要會聽講很快的話,耳朵還要很靈敏,為什麼呢?因為中間Channel的損失很大,想像一下,對面說話的人距離我很遠,如果我耳朵不甚好,根本聽不到對面的人在說什麼。

Clocking

Clock也是SerDes必須的,數位本來只需要100MHz,現在為了parallel-to-serial,就需要增加一個高頻的時脈800MHz。高頻時脈本來就比低頻時脈難做了,更何況這個高頻時脈還要有很好的品質,倘若這個時脈忽快忽慢,Tx一下子講700Mbps、一下子講900Mbps,Rx會適應不良的。不妨試試在追劇的時候,一下子用0.5倍速播放、一下子用2倍速播放,想必看劇都會看暈了吧。

Channel

中間的Channel其實不是SerDes的一部分,卻是一定要考慮的一部分,怎麼說呢?平常我們的對話傳輸是透過空氣振動,聲波在空氣中傳導是有損耗的,距離越遠,對方就會聽不清楚。

小時候有種童玩叫傳聲筒,用二個養樂多瓶加上棉線一條,就可以實現了。用了這個道具,即使距離拉遠,也可以聽得很清晰,這是因為棉線專線的損耗很低。因此SerDes的傳遞品質好壞,跟Channel是很有關係的,我們也會根據不同的Channel來設計不同規格的SerDes。

養樂多傳聲筒