I/O Passive Networks for Bandwidth Extension Wireline Transceivers
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10362/162020 |
Resumo: | Nos tempos que correm, os protocolos de comunicação por fio estão a evoluir para taxas de transmissão de dados mais rápidas, com uma baixa taxa de erro de bit (BER). Este projeto, em parceria com a Synopsys, Inc., visa explorar maneiras de expandir a largura de banda e otimizar a variação do group delay (GDV) na interface de entrada/saída (E/S) de um transrecetor. O objetivo final desta pesquisa é otimizar o desempenho de um transrecetor a 20 Gb/s, para aplicação em USB4, em termos do diagrama de olho, desenvolvendo uma abordagem que funcione adequadamente nos modos de transmissor (TX) e recetor (RX), ocupando a menor quantidade de área possível. Para alcançar esse resultado, foram testadas várias abordagens na malha de capacidades parasitas considerada para este projeto. Foram projetadas duas soluções, cada uma com três bobiness, distribuindo a capacidade parasita total em componentes menores. Uma delas foi otimizada para minimizar a variação do group delay em ambos os modos, mantendo a largura de banda acima da frequência de Nyquist. A outra foi projetada para conseguir adaptação de impedância à frequência de Nyquist. Além disso, uma T-Coil foi projetada considerando o efeito de todas as capacidades parasitas, a fim de operar corretamente em ambos os modos. Ambas as soluções com três indutores alcançaram objetivos, mas a solução com impedância equivalente ocupa menos área, resultando no maior valor da figura de mérito definida. No entanto, esse método é sintonizado apenas para uma frequência específica, limitando sua aplicabilidade a protocolos com velocidades diferentes. A T-Coil projetada apresentou excelentes resultados em termos de diagrama de olho, obtendo o melhor desempenho entre as soluções propostas. No entanto, ela ocupa uma área considerável, excedendo as especificações, resultando no valor mais baixo para a figura de mérito. |
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I/O Passive Networks for Bandwidth Extension Wireline TransceiversBandwidth ExtensionGroup DelayParasitic CapacitanceEye DiagramImpedance MatchingT-CoilDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::NanotecnologiaNos tempos que correm, os protocolos de comunicação por fio estão a evoluir para taxas de transmissão de dados mais rápidas, com uma baixa taxa de erro de bit (BER). Este projeto, em parceria com a Synopsys, Inc., visa explorar maneiras de expandir a largura de banda e otimizar a variação do group delay (GDV) na interface de entrada/saída (E/S) de um transrecetor. O objetivo final desta pesquisa é otimizar o desempenho de um transrecetor a 20 Gb/s, para aplicação em USB4, em termos do diagrama de olho, desenvolvendo uma abordagem que funcione adequadamente nos modos de transmissor (TX) e recetor (RX), ocupando a menor quantidade de área possível. Para alcançar esse resultado, foram testadas várias abordagens na malha de capacidades parasitas considerada para este projeto. Foram projetadas duas soluções, cada uma com três bobiness, distribuindo a capacidade parasita total em componentes menores. Uma delas foi otimizada para minimizar a variação do group delay em ambos os modos, mantendo a largura de banda acima da frequência de Nyquist. A outra foi projetada para conseguir adaptação de impedância à frequência de Nyquist. Além disso, uma T-Coil foi projetada considerando o efeito de todas as capacidades parasitas, a fim de operar corretamente em ambos os modos. Ambas as soluções com três indutores alcançaram objetivos, mas a solução com impedância equivalente ocupa menos área, resultando no maior valor da figura de mérito definida. No entanto, esse método é sintonizado apenas para uma frequência específica, limitando sua aplicabilidade a protocolos com velocidades diferentes. A T-Coil projetada apresentou excelentes resultados em termos de diagrama de olho, obtendo o melhor desempenho entre as soluções propostas. No entanto, ela ocupa uma área considerável, excedendo as especificações, resultando no valor mais baixo para a figura de mérito.In the time being, Wireline communication protocols are evolving towards higher data transmission speeds with low BER (Bit Error Rate). This project, developed in partnership with Synopsys, aims to investigate the possibilities regarding bandwidth extension and group delay optimization for the I/O network of a transceiver. The final goal of this investigation is to optimize the performance of a 20 Gb/s wireline transceiver, for USB4 application, in terms of eye diagram, developing an approach that works properly in both operational modes of a transceiver (RX and TX), consuming the least amount of area possible. To achieve the final result, different state-of-the-art approaches were tested in the specific I/O network setup of this project. Two solutions, each with three inductors, distributing the parasitic capacitance into smaller segments, were designed. One of them was designed through optimization, to achieve the lowest group delay variation (GDV), for both modes, while maintaining the bandwidth above the Nyquist frequency. The other was designed to achieve impedance matching at the Nyquist frequency. Furthermore, a T-Coil was designed considering the effect of all the parasitic capacitance, to operate effectively in both modes of operation. The three-inductor solutions allowed to meet the objectives, but the impedance matched approach occupied less silicon area, resulting in the highest value for the defined figure of merit. However, this method is frequency-tuned, limiting its applicability to different data rate protocols. The designed T-Coil yielded excellent results in terms of the eye diagram, outperforming the other proposed solutions. Nevertheless, it occupies a substantial amount of silicon area, exceeding the specified requirements and resulting in the lowest figure of merit value.Oliveira, JoãoToledo, PedroRUNFonseca, Luís Miguel de Oliveira2023-12-052026-09-30T00:00:00Z2023-12-05T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/162020enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T05:44:50Zoai:run.unl.pt:10362/162020Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:58:43.558498Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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