是的，你没看错。闻所未闻的吗?继续读下去。
电子学的历史上有许多本应流行起来的东西，而另一些东西——比如互联网——则让我们惊讶于它们的无所不在。本文是关于我期望成为信号完整性(SI)最大好处之一的东西:SerDes均衡设置(SES，只能通过软件访问)。我错了。
您会惊讶地发现，我已经在软件中解决了多少客户的SI问题——尤其是那些领域内的问题。甚至相声问题;你能相信吗?然而对我来说，更令人惊讶的是，绝大多数人对优化和编程设置不感兴趣。你看，经过30多年在硬件上解决SI问题(例如，终端，3D求解器，控制阻抗，长度匹配等)，纯粹的动力已经使我们无法在礼物马出现时识别它。你让硬件适应I/O，而不是相反，对吧?
由于SES在固件中只是位元，它们的能量很少被利用。曾经有一些人勇敢地尝试调整SES，但却无法驾驭他们公司的硬件/软件组织分歧，在一个神秘的寄存器内部翻转几个比特——它的力量只有SI工程师才能理解。如果SES是原理图团队可以使用的硬件引脚，毫无疑问，它们会被更经常地使用。
那么为什么这些企业都在那里呢?成千上万的组合，甚至?它们是杰出的SerDes设计人员的素材，他们着手制作一个可以处理各种系统实现和串行标准的单一IO。奇怪的是，使SerDes具有巨大的适应性比理解系统需求要简单得多。然后是FPGA SerDes收发器，无论如何都必须处理任何系统场景。
据我观察，成功使用SES的公司仅限于非常小或非常大的公司;前者是因为同一名工程师同时管理PCB和固件，后者是因为在大量产品中实现150%以上的设计余量与无数的制造公差相关([1]幻灯片27-36)．也许你也会成为成功者之一。我希望能激励你们这样做。
硬件和软件哪个更重要?
你不需要在电子学领域工作很长时间就能卷入这场辩论。在本节中，我将提出这个问题，因为它与串行链接有关。你可能会对答案感到惊讶。
我的公司专注于串行链接的部分原因是我发现它们是健壮的、可扩展的，甚至是优雅的技术——特别是与它们更混乱的表亲DDR相比。我发现这项技术的硬件/软件方面非常有趣，并且已经有一段时间了——虽然在硬件方面有一些重要的事情需要了解和做——但影响性能的主要因素是软件，即SES。为了说明我的观点，我使用现代PCB材料(Dk=3.4, Df=0.008)构造了一个简单的串行链路。当以8 Gbps的速度驱动链路时，使用一个默认的Tx均衡后游标(30%)并且没有Rx EQ，当链路从2”增长到20”时，眼性能基本上是平坦的(参见图1，红色=高度，蓝色=宽度)。什么? !这是硬件轨迹长度的10倍变化。在尝试缩短和/或将痕迹匹配到5密耳数年之后，这里的技术似乎不太关心长度。
图1．眼高度/宽度vs.通道长度，硬件灵活性(所有在MATLAB的信号完整性工具箱™中创建的图)
虽然图1表明布局团队可能会漏掉一个数量级，但图2表明软件团队必须更加小心。假设有一个固件更新，软件团队翻了一两下，错误地将默认的Tx“后”游标EQ应用到“前”游标，可能是误读了“+1”点击的规范，并将其提供给了“-1”点击。毕竟，“点击”与软件堆栈有什么关系呢?在这个场景中，图2显示了在与图1相同的通道长度变化中，眼睛性能(红色=高度，蓝色=宽度)下降了3倍。
数字2.眼高度/宽度vs.通道长度，软件灵活性
那么，让我们看看，7%的性能变化对10倍的硬件变化(图1)，而300%的性能变化是由于软件中的几个寄存器位(图2)。这是怎么回事?这样的比较公平吗?你可以自己决定，但在使用这些技术几十年之后，我相信是这样的。无论如何，如果我激励您同时管理链路性能的硬件和软件方面，我们都是双赢的。
使用软件提高性能
上面的例子说明了隐藏在SES中的力量——你可以释放的力量来大幅改进或修正你的设计。在本节中，我们不考虑在调整SES时可能出现的问题，而是看看什么是正确的。
在上面的例子中，将通道冻结在长度为4英寸的位置，图3(左)中的第一个眼睛显示通道与默认SES明显过度均衡。这通常是许多运输系统的情况，因为IC公司发现过度均衡可以提供可接受的(尽管不是最优的)性能，不受硬件实现变化的影响，如图1所示。不幸的副作用是过度驱动(噪声=串扰)信号，牺牲了性能和功率。如图3所示，当Tx电压振幅降低到50%时，关闭SES要么使眼余量加倍(中间)，要么将功率减半，眼余量提高20%(右边)。
数字3.．使用软件实现2倍眼余量或功耗降低
由于图3所示的改进可以在大多数系统中实现，为什么这没有发生呢?正如SI的历史一样，许多硬件团队在使用驱蚊剂之前需要被蛰伤，而其他人根本没有意识到芯片内部隐藏了多少SI性能优化(SES=软件)。出于这个原因，我们记录了如何调整SES可以在各种各样的渠道上实现高达200%的性能增益([2]开云体育官网登录平台网址幻灯片11到18门)或3 -5倍的改进时使用PAM4 ([2]幻灯片19)．学习如何优化SES通过了解哪种类型的情商适用于什么时候，使用本文中描述的技术([3]提升页面)．测试您的设计场景试用版两篇论文中使用的软件([2]，[3])。
总之
对于硬件和SI工程师来说，了解如何优化SES以解决问题并提高系统性能非常重要。虽然一些标准和系统渴望在启动时使用软件例程自动地优化SES，但经验表明，人类更成功。毫无疑问，你的模拟器或COM分析setup提供了一种方法来探索SES选项-通常通过IBIS-AMI模型以及它们的配置设置。为什么不试试呢?这比你想的要简单。
你是否使用SES来拯救或改进你的设计?如果是的话，请在下面的评论部分分享你的SES故事。
本文节选自唐纳德·泰利安的新书《信号完整性，在实践《硬件、SI、FPGA和布局工程师实用手册》。
引用:
[1] DesignCon AMI面板:"从IBIS-AMI获得最大收益:来自专家的秘诀和秘密”
[２]SerDes平衡行为:共同优化Tx和Rx均衡设置以最大化边际
[3] DesignCon Paper: "用于大系统性能调优的新SI技术”
相关资源
