修复软件中的信号完整性问题
是的，你没看错。闻所未闻的吗?继续读下去。
电子产品的历史充满了许多本应流行起来的东西，而另一些东西——比如互联网——却以其无处不在而让我们感到惊讶。本文是关于我期望成为信号完整性(SI)的最大福利之一的东西:SerDes均衡设置(SES，只能通过软件访问)。我错了。
您可能会惊讶地发现，我在软件中解决了多少客户的SI问题(特别是现场的SI问题)。相声问题甚至;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，在解决了30多年的硬件SI问题(例如，终端，3D求解器，控制阻抗，长度匹配等)之后，纯粹的势头已经使我们无法识别礼物马。您使硬件适应I/O，而不是相反，对吗?
因为SES在固件中以比特的形式运行，所以它们的能力很少被利用。有些人勇敢地尝试调整SES，但却无法驾驭公司的硬件/软件组织划分，无法在一个神秘的寄存器中翻转几个比特——它的力量只有SI工程师才能理解。如果SES是硬件引脚带，那么设计团队无疑会更频繁地使用它们。
那么为什么会有那么多SES呢?甚至有上千种组合?它们是杰出的SerDes设计师的素材，他们着手制作可以处理各种系统实现和串行标准的单个IO。奇怪的是，使SerDes具有极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。
根据我的观察，成功使用SES的公司仅限于非常小或非常大的公司;前者是因为同一个工程师同时管理PCB和固件，后者是因为在他们的大批量产品中实现150%以上的设计利润是与无数的制造公差相关的幻灯片27-36）.也许你也会成为成功的人之一。我希望能激励你们这样做。
硬件和软件哪个更重要?
你不需要在电子行业工作很长时间就能卷入这场争论。在本节中，我将问这个问题，因为它与串行链接有关。你可能会对答案感到惊讶。
我的公司专门研究串行链接的部分原因是，我发现它们是一种健壮的、可扩展的、甚至是优雅的技术——特别是与它们混乱的同类DDR相比。我发现该技术的硬件/软件方面非常有趣，并且现在已经有一段时间感到-虽然在硬件方面有一些重要的事情要知道和做-影响性能的主要因素是软件，或SES。为了说明我的观点，我使用现代PCB材料(Dk=3.4, Df=0.008)构建了一个简单的串行链路。当使用一个默认的后光标的Tx均衡化(30%)和没有Rx均衡器以8gbps的速度驱动链路时，随着链路从2英寸到20英寸(见图1，红色=高度，蓝色=宽度)，眼睛的性能基本上是持平的。什么? !这是硬件跟踪长度的10倍变化。多年来，人们一直试图缩短和/或匹配5毫米的痕迹，现在有一种技术似乎并不太在意长度。
图1。眼高度/宽度vs.通道长度，硬件灵活性(所有图表均在MATLAB的信号完整性工具箱™中创建)
虽然图1表明布局团队可能会错过一个数量级，但图2显示软件团队必须更加小心。假设有一个固件更新，其中软件团队翻转了一两个位，并错误地将默认的Tx“后”光标EQ应用于“前”光标，可能是误读了“+1”轻击的规范，并将其提供给“-1”轻击。毕竟，“点击”与软件堆栈有什么关系呢?在这种情况下，图2显示，在图1相同的通道长度变化中，眼睛性能下降了3倍(红色=高度，蓝色=宽度)。
数字2.眼高度/宽度vs.通道长度，软件不灵活性
因此，让我们看看，7%的性能变化与10倍的硬件变化(图1)相比，300%的性能变化是由于软件中的一对寄存器位(图2)。这是怎么回事?这真的是一个公平的比较吗?你可以决定，但在使用这些技术几十年后，我相信它是。无论哪种方式，如果我鼓励您同时管理链接性能的硬件和软件方面，那么我们都是双赢的。
使用软件提高性能
上面的例子说明了隐藏在SES中的强大功能——您可以释放这种功能来大幅改进或修复您的设计。在本节中，我们不考虑在调整SES时可能出现的问题，而是看看哪些问题是正确的。
在上面的例子中，将通道冻结为4”的长度，图3中的第一个眼(左)显示通道与默认SES明显过度均衡。在许多运输系统中通常都是这种情况，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，牺牲性能和功率。如图3所示，当将Tx电压幅度降低到50%时，关闭SES要么使眼距加倍(中间)，要么将功率减半，眼距增加20%(右)。
数字3.。使用软件实现2倍眼缘或功率降低
由于图3所示的改进可以在大多数系统中实现，为什么没有发生这种情况呢?正如SI的历史一样，许多硬件团队在使用驱虫剂之前需要被蜇一下，而其他团队则根本没有意识到芯片中隐藏了多少SI性能优化(SES=Software)。出于这个原因，我们记录了如何调整SES可以在各种通道上实现高达200%的性能提升(b[2])开云体育官网登录平台网址幻灯片11到18门)或使用PAM4时的3 -5倍改进幻灯片19）.学习如何通过了解何时应用哪种类型的EQ来优化SES，使用本文中描述的技术提升页面）.测试您的设计场景试用版两篇论文中使用的软件(b[2]，[3])。
总之
对于硬件和SI工程师来说，了解如何优化SES以修复问题并提高系统性能非常重要。虽然一些标准和系统希望在启动时使用软件程序自动优化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提供了一种探索SES选项的方法——通常通过IBIS-AMI模型以及它们的构型。为什么不试试呢?这比你想象的要简单。
您是否使用过SES来挽救或改进您的设计?如果有，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，在实践中，“硬件，SI, FPGA和布局工程师实用手册。
引用:
[1] DesignCon AMI Panel:充分利用IBIS-AMI:专家的建议和秘密”
［2］一个服务器平衡行为:共同优化Tx和Rx均衡设置，以最大化利润
[3] DesignCon Paper:大型系统性能调优的新SI技术”
相关资源
