KR101563772B1 - SERDES for high speed interface - Google Patents

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KR101563772B1
KR101563772B1 KR1020120006671A KR20120006671A KR101563772B1 KR 101563772 B1 KR101563772 B1 KR 101563772B1 KR 1020120006671 A KR1020120006671 A KR 1020120006671A KR 20120006671 A KR20120006671 A KR 20120006671A KR 101563772 B1 KR101563772 B1 KR 101563772B1
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조경록
김석만
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충북대학교 산학협력단
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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Abstract

본 발명은 고속 인터페이스용 서데스(SERDES)에 관한 것으로서, 본 발명의 서데스는 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하기 위한 직렬화기(Serializer) 및 상기 직렬화기에서 출력된 직렬 데이터를 다시 병렬 데이터로 변환하여 출력하기 위한 역직렬화기(Deserializer)를 포함하되, 상기 직렬화기는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 과정에서, 병렬 데이터를 구성하는 각 비트 별로 구비되며, 입력되는 각 비트를 일정시간 지연시키는 지연소자를 포함하며, 상기 지연소자는 직렬로 연결되어 있으며, 상기 역직렬화기는 상기 직렬화기와 동일한 회로소자로 구성되어 있으며, 상기 각 지연소자의 사이에서 각 병렬 데이터를 출력한다. 본 발명에 의하면 클럭 신호 없이 지연 소자를 이용하여 스스로 동기화를 맞추는 웨이브 파이프라인 서데스(Wave-Pipelined SERDES)를 사용함으로써, 데이터의 손실 없이 고속 동작과 소비전력을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a serial interface (SERDES) for a high-speed interface, a serializer for converting input parallel data into serial data, and a serializer for outputting the serial data output from the serializer, And a deserializer for converting the parallel data into serial data. The serializer converts the parallel data into serial data, and supplies the serial data to the serializer, The deserializer includes the same circuit elements as the serializer, and outputs the parallel data between the delay elements. The delay elements are connected in series. According to the present invention, the use of a wave-pipelined SERDES that synchronizes itself by using a delay element without a clock signal enables a high-speed operation and power consumption to be greatly reduced without loss of data.

Description

고속 인터페이스용 서데스 {SERDES for high speed interface}{SERDES for high speed interface}

본 발명은 고속 인터페이스용 서데스(SERDES)에 관한 것이다.
The present invention relates to SERDES for high speed interfaces.

최근 고성능 데이터통신 및 멀티미디어 기술이 생활 저변에 확대됨에 따 라 각종 데이터를 초고속으로 전송 할 수 있는 기술과 저전력 구성의 요구가 증가되고 있다. 기존의 PC와 같은 단말기에서 데이터들은 병렬로 처리된다. 하지만 Recently, as high-performance data communication and multimedia technology are spreading to the living standards, there is an increasing demand for a technology capable of transmitting various kinds of data at a high speed and a low power configuration. In a conventional PC, data is processed in parallel. But

하지만 병렬 데이터 전송을 위한 전송선로의 수가 많아지기 때문에 면적이 증가하는 문제와 전송선 사이의 커플링에 의한 신호의 왜곡 등의 문제가 발생한다. 따라서 이러한 문제를 방지하기 위해 병렬 데이터를 직렬화하여 고속으로 전송하는 방법이 사용되며 여기에 병렬 데이터를 직렬로 변환하고 수신된 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환해 주는 시스템이 필요하다. However, since the number of transmission lines for parallel data transmission increases, there arises problems such as an increase in area and signal distortion due to coupling between transmission lines. Therefore, in order to prevent such a problem, a method of serializing and transmitting data at high speed is used, and a system for converting parallel data to serial and converting received serial data to parallel data is needed.

서데스(SERDES)는 고속 시리얼 링크 사이에 전달되는 신호의 송수신에 관련한 송수신기(transceiver)이다. 서데스는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환시켜 주거나 직렬신호를 병렬신호로 변환시켜 주는 역할을 한다. SERDES is a transceiver related to the transmission and reception of signals transmitted between high-speed serial links. Sedes transforms a parallel signal into a serial signal or converts a serial signal into a parallel signal.

일반적으로 서데스 시스템은 직렬화기(Serializer)와 역직렬화기(Deserializer)를 포함한다. 여기서 직렬화기(Serializer)는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환시켜 주는 장치이며, 역직렬화기(Deserializer)는 직렬 신호를 병렬 신호로 변환시켜 주는 장치이다. 이러한 서데스는 반도체 집적회로에서 보다 높은 대역폭의 데이터 통신을 수행하기 위해서 현재 많이 채용되고 있다.In general, the desdesystem includes a serializer and a deserializer. Here, a serializer is a device for converting a parallel signal into a serial signal, and a deserializer is a device for converting a serial signal into a parallel signal. Such a system is widely employed to perform higher-bandwidth data communication in a semiconductor integrated circuit.

도 1은 서데스(10)를 이용한 일반적인 데이터 송수신 시스템(1)을 보여주고 있다. 도 1을 참조하면, 데이터 송수신 시스템(1)은 서데스(10), 링크 레이어(20) 및 호스트(30)를 포함하고 있다. 호스트(30)와 링크 레이어(20)는 서데스(10)를 이용하여 고속 직렬 데이터를 송수신하고 있다.FIG. 1 shows a general data transmission / reception system 1 using a wireless terminal 10. 1, the data transmission and reception system 1 includes a server 10, a link layer 20, and a host 30. The host 30 and the link layer 20 transmit and receive high-speed serial data using the desert.

서데스(10)는 직렬화기(40) 및 역직렬화기(50)를 포함하고 있다. 직렬화기(40)는 링크 레이어(20)로부터 N비트의 병렬 데이터를 전달받아 고속 직렬 데이터로 변환하여 호스트(30)로 전송한다. 일반적으로 직렬화기(40)는 링크 레이어(20)로부터 8B10B 코드로 엔코딩(encoding)된 10비트의 병렬 데이터를 직렬화시킨다.The desdes 10 includes a serializer 40 and a deserializer 50. [ The serializer 40 receives N-bit parallel data from the link layer 20, converts the serial data into high-speed serial data, and transmits the high-speed serial data to the host 30. In general, serializer 40 serializes 10 bits of parallel data encoded with 8B10B code from link layer 20.

역직렬화기(50)는 호스트(30)로부터 고속 직렬 데이터를 수신하여 N비트의 병렬 데이터를 복원하여 링크 레이어(20)에 전송한다. The deserializer 50 receives the high-speed serial data from the host 30, restores the parallel data of N bits, and transmits the parallel data to the link layer 20.

도 2는 종래 서데스의 회로도이다. 도 2의 회로는 4비트 데이터 전송을 D플립플롭으로 이용한 모델이다. 2 is a circuit diagram of a conventional desdes. The circuit of FIG. 2 is a model using 4-bit data transmission as a D flip-flop.

도 2를 참조하면, D3, D2, D1, D0는 각각의 병렬데이터 입력단이다. 각각의 병렬데이터는 LOADb 신호가 로우(low)일 때, MUX를 통하여 각각의 플립플롭으로 들어가게 되어 저장된다. 그 이후에 LOADb 신호가 하이(high)가 되면 병렬데이터 입력은 중단되고, 이전 스테이지의 플립플롭의 출력을 입력으로 받는다. 또한 EN신호가 플립플롭을 동작시켜 각각에 플립플롭에 저장된 데이터를 클럭신호에 맞춰 다음 플립플롭으로 쉬프트 하게 된다. 따라서 마지막 단의 플립플롭 출력은 입력된 병렬데이터의 0번 비트부터 클럭 주파수에 맞게 직렬화된다. Referring to FIG. 2, D3, D2, D1, and D0 are respective parallel data inputs. Each parallel data is stored into the respective flip-flop via the MUX when the LOADb signal is low. Thereafter, when the LOADb signal goes high, the parallel data input is interrupted and the output of the flip-flop of the previous stage is input. In addition, the EN signal operates the flip-flop to shift the data stored in the flip-flop to the next flip-flop in accordance with the clock signal. Therefore, the flip-flop output of the last stage is serialized from the bit # 0 of the input parallel data to the clock frequency.

이렇게 병렬데이터는 직렬신호로 변환되어 역직렬화기(Deserializer)로 전달된다. 전달 받은 데이터는 수신단 플립플롭 클럭신호에 따라 쉬프트하며 저장된다. D0신호가 수신단의 마지막 플립플롭에 전달되면 각각의 데이터는 Q3 ~ Q0까지로 병렬화하여 출력되게 된다. 수신단의 EN신호는 4비트 데이터가 전부 도착하면 플립플롭의 동작을 멈추고 출력을 한다.The parallel data is converted into a serial signal and transmitted to a deserializer. The received data is shifted and stored according to the receiving end flip-flop clock signal. When the D0 signal is transmitted to the last flip-flop of the receiving end, each data is output in parallel from Q3 to Q0. The EN signal of the receiving end stops the operation of the flip-flop when the 4-bit data arrives and outputs it.

이처럼, 서데스에서는 송신단과 수신단의 클럭이 같은 주파수를 가져야하고 전송된 데이터와 동기가 맞아야 한다. 따라서 데이터와 클럭을 동시에 수신단으로 전송되어야 하며, 사용되는 전송선 수를 최소화하기 위해 전송데이터에 클럭을 포함시키는 임베디드 클럭(embedded clock)을 사용할 경우, 전송된 신호에서 데이터와 클럭을 분리하는 CDR회로와 송신단과 수신단의 클럭 동기화를 위해서는 PLL (phase locked loop)과 같은 주파수 동기화 회로가 추가적으로 필요하다. 추가적인 회로로 인해 면적의 증가와 추가 전력소모가 생긴다. 또한 클럭이 동시에 플립플롭으로 인가될 때 발생하는 순간적인 전력소모가 대단히 컸다.In this way, the sender and receiver clocks must have the same frequency and be synchronized with the transmitted data. Therefore, when an embedded clock is used to transmit data and a clock simultaneously to a receiving end, and to minimize the number of transmission lines used, a CDR circuit separates data and clock from the transmitted signal, A frequency synchronization circuit such as a phase locked loop (PLL) is additionally needed to synchronize the clocks of the transmitter and receiver. Additional circuitry results in increased area and additional power consumption. Also, the instantaneous power consumption that occurs when the clock is applied to the flip - flop at the same time is very large.

종래에 사용하던 동기식 서데스는 클럭 신호를 송신부에서 데이터 스트림에 넣어주고 수신부에서 클럭을 데이터 스트림에서 얻어내는 구조이다. 또한 전송데이터의 동기화를 위해 수신부에 PLL이 필요한 구조이다. 이처럼 종래 서데스에서는 클럭을 사용하기 때문에 추가적인 회로 구성으로 높은 전력소비가 발생하고, 회로의 크기가 증가하는 문제점이 있다. Conventionally used synchronous serial is a structure in which a clock signal is inserted into a data stream by a transmitter and a clock is obtained from a data stream by a receiver. In addition, a PLL is required in the receiver for synchronization of transmitted data. As described above, in the conventional system, since a clock is used, high power consumption occurs due to an additional circuit configuration, and the size of the circuit increases.

이처럼 서데스에서 고속동작을 유지하면서 동시에 저전력을 유지하는 회로 구성이 필요하다.
In this way, a circuit configuration that maintains high-speed operation while maintaining low power is required in the system.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이브 파이프라인 서데스(Wave-Pipelined SERDES) 구조를 이용하여 클럭 없이 데이터 전송을 하고, 지연소자(Delay-element)와 삼상 인버터(Tri-state inverter) 지연시간을 조절하여 저전력을 보장함과 동시에 데이터의 충돌을 피하여 안정적인 전송을 함으로써, 기존의 서데스보다 고속동작, 저전력이 가능한 회로를 구성하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a clock-less data transmission method using a wave-pipelined SERDES structure and to provide a delay element and a tri- state inverter. The purpose of this circuit is to construct a circuit that can operate at a higher speed and operate at a lower power than the conventional system by ensuring low power by adjusting the delay time,

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서데스는 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하기 위한 직렬화기(Serializer) 및 상기 직렬화기에서 출력된 직렬 데이터를 다시 병렬 데이터로 변환하여 출력하기 위한 역직렬화기(Deserializer)를 포함하되, 상기 직렬화기는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 과정에서, 병렬 데이터를 구성하는 각 비트 별로 구비되며, 입력되는 각 비트를 일정시간 지연시키는 지연소자를 포함하며, 상기 지연소자는 직렬로 연결되어 있으며, 상기 역직렬화기는 상기 직렬화기와 동일한 회로소자로 구성되어 있으며, 상기 각 지연소자의 사이에서 각 병렬 데이터를 출력한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a serializer for converting input parallel data into serial data, a serializer for converting the serial data output from the serializer into parallel data, And a deserializer, wherein the serializer includes a delay element for each bit constituting parallel data in a process of converting parallel data into serial data, and a delay element for delaying each input bit for a predetermined time, The deserializer is composed of the same circuit elements as the serializer, and outputs parallel data between the delay elements.

상기 각 지연소자 사이에 삼상 인버터(Tri-state inverter)가 연결되어 있는 구조이다. And a tri-state inverter is connected between the delay elements.

상기 직렬화기에서 상기 삼상 인버터와 상기 지연소자 사이에 병렬 데이터가 입력될 수 있다. 또한, 상기 역직렬화기에서 상기 지연소자와 상기 삼상 인버터 사이에서 데이터가 출력될 수 있다.In the serializer, parallel data may be input between the three-phase inverter and the delay element. In the deserializer, data may be output between the delay element and the three-phase inverter.

상기 역직렬화기에서 상기 지연소자에 파일럿 신호가 입력되면 데이터를 초기화할 수 있다. 즉, 파일럿 신호가 상기 역직렬화기의 마지막 지연소자에서 출력되면 역직렬화기의 데이터 전송을 멈추고, 병렬데이터를 가져간 후(en_latch), 초기화를 한다(reset).When the pilot signal is input to the delay element in the deserializer, data can be initialized. That is, if the pilot signal is output from the last delay element of the deserializer, the data transmission of the deserializer is stopped, the parallel data is fetched (en_latch), and the initialization is performed (reset).

상기 지연소자는 입력된 데이터 신호를 피드백하여 동일한 데이터 값을 유지하도록 하기 위한 키퍼(keeper) 및 상기 키퍼가 입력단에 연결되며 직렬로 연결되는 하나 이상의 인버터를 포함할 수 있다.
The delay element may include a keeper for feeding back the input data signal to maintain the same data value, and one or more inverters connected to the input end of the keeper in series.

본 발명에 의하면 클럭 신호 없이 지연 소자를 이용하여 스스로 동기화를 맞추는 웨이브 파이프라인 서데스(Wave-Pipelined SERDES)를 사용함으로써, 데이터의 손실 없이 고속 동작과 소비전력을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the use of a wave-pipelined SERDES that synchronizes itself by using a delay element without a clock signal enables a high-speed operation and power consumption to be greatly reduced without loss of data.

즉, 본 발명에 의하면 종래 클럭을 발생하는 추가적인 PLL과 순간적으로 큰 전력소모가 발생하는 플립플롭 대신에 지연소자와 삼상 인버터(Tri-state inverter)의 지연 타이밍을 이용함으로써, 데이터의 손실 없이 고속 동작과 소비전력을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
That is, according to the present invention, the delay timing of the delay element and the tri-state inverter is used in place of the additional PLL for generating the conventional clock and the flip-flop for which instantaneous large power consumption occurs, And the power consumption can be greatly reduced.

도 1은 서데스를 이용한 일반적인 데이터 송수신 시스템을 보여주고 있다.
도 2는 종래 서데스의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서데스의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 신호의 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬화기의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 역직렬화기의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연소자의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 입력시의 서데스의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 shows a general data transmission / reception system using a standard.
2 is a circuit diagram of a conventional desdes.
3 is a block diagram of a desdes in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a timing diagram of each signal according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a serializer according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of a deserializer according to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram of a delay element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing simulation results of the desdes during data input according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, throughout this specification, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components, aside from other components, .

본 발명에서 서데스(SERDES)는 칩 외부와의 데이터 전송에도 사용되지만, 시스템을 하나의 칩에 집적하는 SoC에서도 사용될 수 있다. 즉, 하나의 칩 내부에서의 데이터 전송에도 서데스가 사용될 수 있다.In the present invention, SERDES is used for data transmission to the outside of the chip, but it can also be used in SoC that integrates the system into one chip. That is, the data can also be used for data transmission within a single chip.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서데스의 블록도이다.3 is a block diagram of a desdes in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 서데스는 직렬화기(Serializer)(100) 및 역직렬화기(Deserializer)(200)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 3, the present invention includes a serializer 100 and a deserializer 200.

직렬화기(100)는 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 역할을 한다. The serializer 100 converts input parallel data into serial data.

역직렬화기(200)는 직렬화기(100)에서 출력된 직렬 데이터를 다시 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
The deserializer 200 converts the serial data output from the serializer 100 into parallel data and outputs the parallel data.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬화기의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a serializer according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 직렬화기(100)는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 과정에서, 병렬 데이터를 구성하는 각 비트 별로 구비되며, 입력되는 각 비트를 일정시간 지연시키는 지연소자(300)를 포함한다. 이때, 지연소자(300)는 직렬로 연결되어 있다. Referring to FIG. 5, the serializer 100 includes a delay element 300, which is provided for each bit constituting parallel data in the process of converting parallel data into serial data, and delays input bits by a predetermined time do. At this time, the delay elements 300 are connected in series.

직렬화기(100)는 각 지연소자(300) 사이에 삼상 인버터(Tri-state inverter)(400)가 연결되어 있는 구조로 되어 있다. The serializer 100 has a structure in which a tri-state inverter 400 is connected between the delay elements 300.

그리고, 직렬화기(100)에서 삼상 인버터(400)와 지연소자(300) 사이에 병렬 데이터(D0~D7)가 입력된다.In the serializer 100, parallel data D0 to D7 are input between the three-phase inverter 400 and the delay element 300. [

도 5의 실시예는 8비트(bit) 직렬화기(100)의 실시예이다.The embodiment of FIG. 5 is an embodiment of an 8-bit serializer 100.

본 발명의 직렬화기(100)는 클럭의 주기에 따라 데이터를 전송하는 대신에 지연소자(DE, Delay element)(300)와 삼상 인버터(400)로 구성된 각 전송단이 갖는 자체 전송 지연을 이용한다. 이 때, 전송되는 직렬신호의 각 데이터 비트 간 전송폭은 일정해야 하기 때문에 각 전송단의 전송 지연을 일정하게 설계하는 것이 중요하다. The serializer 100 of the present invention utilizes the self transmission delay of each transmission end composed of a delay element (DE) 300 and a three-phase inverter 400 instead of transmitting data according to the clock period. In this case, since the transmission width between each data bit of the transmitted serial signal must be constant, it is important to design the transmission delay of each transmission end to be constant.

직렬화기(100)의 동작은 다음과 같다. The operation of the serializer 100 is as follows.

load 신호가 high가 될 때 TG(Transmisson gate)를 통하여 각각의 병렬데이터(D7 ~ D0)는 지연소자(300)의 입력단으로 입력된다. When the load signal becomes high, the respective parallel data D7 to D0 are inputted to the input terminal of the delay element 300 through the TG (Transmisson gate).

지연소자(300)는 지연모듈로서 일정지연 시간 이후 입력신호가 출력단으로 전송된다. 따라서 load후 일정지연시간이 경과하면 병렬입력 데이터는 각 전송단의 삼상 인버터(400)에 입력이 된다. The delay element 300 is a delay module, and an input signal is transmitted to an output terminal after a predetermined delay time. Therefore, when a certain delay time elapses after the load, the parallel input data is input to the three-phase inverter 400 of each transmission stage.

이후, load신호는 low가 되어 병렬 데이터 입력을 차단한다. 이는 병렬 데이터가 직렬화 되어 전송이 되기 전에 병렬입력 데이터가 변경될 경우 전송 데이터에 영향을 주는 것을 차단한다. Thereafter, the load signal goes low to block parallel data input. This prevents the parallel data from affecting the transmission data if the parallel input data is changed before the serial data is transmitted.

load 신호가 low인 상태에서 en_se 신호가 high가 되면 직렬화 및 전송이 시작된다. 이 때 load 신호와 en_se 신호가 동시에 high가 되면 전송 데이터와 병렬 입력 데이터의 충돌이 발생하므로, 동시에 high가 되지 않도록 해야 한다. 따라서, load 신호가 low일 때, en_se 신호가 low 인 경우가 발생하는데, 이때 지연소자(300)의 입력단이 floating node가 되어 불안정해지므로 지연소자(300)의 입력단에는 키퍼(keeper) 회로가 추가된다. 이는 도 7에서 확인할 수 있다. When the load signal is low and the en_se signal goes high, serialization and transmission start. At this time, when the load signal and the en_se signal become high at the same time, collision between the transmission data and the parallel input data occurs, so that it should not be high at the same time. Accordingly, when the load signal is low, the en_se signal is low. At this time, since the input terminal of the delay element 300 becomes a floating node and becomes unstable, a keeper circuit is added to the input terminal of the delay element 300 do. This can be confirmed in FIG.

병렬데이터 입력단의 P는 파일럿(pilot)신호이며, 이 신호는 역직렬화기(200)에서 데이터 수신시, 수신이 완료됨을 알 수 있는 신호이다.
P in the parallel data input terminal is a pilot signal, and this signal is a signal that the reception is completed when data is received in the deserializer 200.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 역직렬화기의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a deserializer according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 역직렬화기(200)는 직렬화기(100)와 동일한 회로소자로 구성되어 있으며, 각 지연소자(300)의 사이에서 각 병렬 데이터(P0~P7)를 출력한다.6, the deserializer 200 is composed of the same circuit elements as the serializer 100, and outputs the parallel data P0 to P7 between the delay elements 300, respectively.

본 발명의 서데스에서 직렬화기(100)와 역직렬화기(200)의 지터와 잘못된 데이터 전송을 막기 위해서는 동일한 타이밍 관계를 가져야 하기 때문에 직렬화기(100)와 역직렬화기(200)의 구성요소를 동일하게 한다.In order to prevent erroneous data transmission between the serializer 100 and the deserializer 200 in order to prevent erroneous data transmission, the serializer 100 and the deserializer 200 are required to have the same timing relationship. The same.

역직렬화기(200)에서 지연소자(300)와 삼상 인버터(400) 사이에서 데이터가 출력된다.In the deserializer 200, data is output between the delay element 300 and the three-phase inverter 400.

본 발명의 일 실시예에서 역직렬화기(200)에서 마지막 지연소자(305)에 파일럿 신호가 입력되면 데이터를 초기화할 수 있다. In an embodiment of the present invention, deserializer 200 may initialize data when a pilot signal is input to last delay element 305. [

reset 신호는 역직렬화기(200)의 각 전송단을 초기화 시킨다. 데이터가 수신되기 전에 반드시 초기화가 선행되어야 한다. The reset signal initializes each transmission end of deserializer 200. Initialization must be preceded before data is received.

송신단에서 전송된 직렬화 데이터는 serial in 입력단을 통해 입력이 된다. 입력된 데이터는 직렬화기(100)에서와 마찬가지로 삼상 인버터(400)와 지연소자(300)를 통해 다음 전송단으로 전달된다. The serialized data transmitted from the transmitter is input through the serial in input. The input data is transmitted to the next transmission end through the three-phase inverter 400 and the delay element 300 as in the serializer 100.

송신단에서 수신단으로 데이터를 전달할 때 데이터 맨 앞에 파일럿신호(P)를 추가한다. 이 파일럿 신호가 수신단의 마지막 단에 도착했을때 데이터가 모두 도착했음을 알리고 직렬화된 데이터를 병렬로 출력(P0 ~ P7)하게 된다. When transmitting data from the transmitting end to the receiving end, the pilot signal (P) is added to the front of the data. When this pilot signal arrives at the last stage of the receiving end, it notifies that all the data has arrived and outputs the serialized data in parallel (P0 to P7).

en_latch 신호에 따라 병렬화된 데이터를 시스템에서 가져가게 된다. 신호가 병렬로 출력한 후에 수신단은 reset신호가 인가되어 데이터를 초기화 시키고 다음 데이터를 받을 준비를 한다. 또한 송신단에 ack 신호를 보내 데이터 수신 준비가 되었음을 알린다.
en_latch The parallelized data is taken from the system according to the signal. After the signal is output in parallel, the receiving end receives a reset signal to initialize the data and prepare to receive the next data. It also sends an ack signal to the transmitter to indicate that it is ready to receive data.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 신호의 타이밍도이다. 도 4는 도 5의 직렬화기 및 도 6의 역직렬화기에서의 각 신호의 타이밍도이다.4 is a timing diagram of each signal according to an embodiment of the present invention. 4 is a timing diagram of each signal in the serializer of Fig. 5 and the deserializer of Fig. 6;

본 발명에서 직렬화기(100)에서 병렬로 입력된 데이터를 비트로 분리할 때 지연 소자(300)와 삼상 인버터(Tri-state inverter)(400)의 지연시간에 영향을 받는다. The delay time of the delay element 300 and the tri-state inverter 400 when the data input in parallel in the serializer 100 is divided into bits is affected by the present invention.

도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 초기 단계에서 직렬화기(100)의 load 신호는 High이고 en_se신호는 Low이다. 이때 병렬데이터는 직렬화기(100)의 입력신호로 들어가게 된다. 4, 5 and 7, in the initial stage, the load signal of the serializer 100 is high and the en_se signal is low. At this time, the parallel data enters the input signal of the serializer 100.

load 신호에 의해 데이터가 각각의 지연소자(300)에 전달이 되고 일정 지연시간 후에 출력된다. 이후 load신호는 Low가 되어 직렬화기(100)로의 입력을 중단하고, en_se신호가 High가 되어 삼상 인버터(400)를 ON시킨다. the data is transferred to the respective delay elements 300 by the load signal and output after a predetermined delay time. Thereafter, the load signal becomes low to stop the input to the serializer 100, and the en_se signal becomes high to turn on the three-phase inverter 400. [

지연소자(300)를 통해 출력된 신호는 다음에 이어지는 삼상 버퍼에 들어간다. 이때 전송데이터의 손실을 방지하기 위해서 en_se는 load 신호와 동시에 ON이되는 것을 피해야 한다. The signal output through the delay element 300 enters the next three-phase buffer. At this time, in order to prevent transmission data loss, en_se should be turned ON simultaneously with the load signal.

다음 삼상 버퍼로 이동한 신호는 삼상 인버터(400)와 지연 소자(300)의 전송 지연 시간에 의해 분리되어 전송된다. The signals shifted to the next three-phase buffer are separated and transmitted by the transmission delay time of the three-phase inverter 400 and the delay element 300.

병렬데이터를 직렬신호로 전송할 때 데이터의 첫 부분에 파일럿 신호를 추가한다. 파일럿 신호가 역직렬화기(200)의 마지막 지연 소자(305)에서 출력하게 되면 DES의 모든 삼상 인버터(Tri-state inverters)는 데이터 전송을 멈추게 된다. When parallel data is transmitted as a serial signal, a pilot signal is added to the beginning of the data. When the pilot signal is output from the last delay element 305 of the deserializer 200, all tri-state inverters of the DES will stop data transmission.

전달된 직렬 데이터가 역직렬화기(200)에 병렬로 위치하여 각각의 역직렬화기(200)의 데이터 검출단에서 전송된 병렬데이터를 얻을 수 있다. The transmitted serial data may be located in parallel with the deserializer 200 to obtain the parallel data transmitted from the data detector of each deserializer 200.

역직렬화기(200)의 마지막 지연소자(305)에서 파일럿 신호가 출력되면 en_latch 신호를 인가하게 된다. en_latch 신호는 데이터 전송이 완료되었다는 것을 나타내며, 데이터 전송이 끝난 후 reset 신호가 High가 되어 역직렬화기(200)에 저장되어 있는 데이터가 초기화되며 다음의 데이터 패킷을 수신할 준비가 된다. 이때 직렬화기(100)에서 전송되는 데이터의 마지막 비트가 0이 되고, 전송 라인은 동작을 하지 않는 휴지(Idle) 상태가 된다. 다음 load신호가 인가될 때 까지 휴지(Idle) 상태를 유지한다.
When the pilot signal is output from the last delay element 305 of the deserializer 200, the en_latch signal is applied. The en_latch signal indicates that the data transmission is completed. After the data transmission is completed, the reset signal becomes High, so that the data stored in the deserializer 200 is initialized and ready to receive the next data packet. At this time, the last bit of the data transmitted from the serializer 100 becomes 0, and the transmission line is in an idle state in which no operation is performed. And remains in an idle state until the next load signal is applied.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연소자의 회로도이다.7 is a circuit diagram of a delay element according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 지연소자(300)는 입력된 데이터 신호를 피드백하여 동일한 데이터 값을 유지하도록 하기 위한 키퍼(keeper)(500) 및 키퍼(500)가 입력단에 연결되며 직렬로 연결되는 하나 이상의 인버터(700)를 포함한다. 도 7의 실시예에서 지연소자(300)는 4개의 인버터(700)를 포함하는 구조이다. 7, the delay device 300 includes a keeper 500 for feeding back an input data signal to maintain the same data value, and a keeper 500 for connecting the keeper 500 to one or more And an inverter 700. In the embodiment of FIG. 7, the delay element 300 is a structure including four inverters 700.

키퍼(500)는 제1 PMOS(P1)와 제2 PMOS(P2)의 연결로 이루어진다.The keeper 500 is formed by coupling the first PMOS P1 and the second PMOS P2.

본 발명에서 서데스의 데이터 전송률은 지연 소자(300)에 인가되는 입력전압 Vn에 의해서 조절할 수 있다. 지연소자(300)의 지연시간이 적을수록 빠른 데이터 전송률을 갖게 된다. 예를 들어, 최대 데이터 전송률을 사용하기 위해서는 Vn의 전압을 공급 전압(Supply voltage)으로 맞추는 식이다.
In the present invention, the data rate of the deserializer 300 can be adjusted by the input voltage Vn applied to the delay element 300. The smaller the delay time of the delay element 300, the faster the data rate. For example, to use the maximum data rate, the voltage of Vn is set to the supply voltage.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 입력시의 서데스의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing simulation results of the desdes during data input according to an embodiment of the present invention.

도 8의 시뮬레이션 결과는 반도체 180nm 공정에서 3.9Gbps의 속도에서도 동작하며 1mW의 전력소비를 갖는다. 시뮬레이션 결과, 본 발명의 서데스는 종래 서데스보다 전력소비가 47%낮은 것을 확인할 수 있다.
The simulation result of FIG. 8 shows that the semiconductor 180 nm process operates at a speed of 3.9 Gbps and has a power consumption of 1 mW. As a result of the simulation, it can be seen that the power consumption of the present invention is 47% lower than that of the conventional power supply.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.

100 직렬화기 200 역직렬화기
300 지연소자 400 삼상 인버터
500 키퍼 700 인버터
100 serializer 200 deserializer
300 Delay element 400 Three-phase inverter
500 keeper 700 inverter

Claims (6)

고속 인터페이스용 서데스(SERDES)에 있어서,
입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하기 위한 직렬화기(Serializer); 및
상기 직렬화기에서 출력된 직렬 데이터를 다시 병렬 데이터로 변환하여 출력하기 위한 역직렬화기(Deserializer)를 포함하되,
상기 직렬화기는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 과정에서, 병렬 데이터를 구성하는 각 비트 별로 구비되며, 입력되는 각 비트를 일정시간 지연시키는 지연소자를 포함하며,
상기 지연소자는 직렬로 연결되어 있으며,
상기 역직렬화기는 상기 직렬화기와 동일한 회로소자로 구성되어 있으며, 상기 각 지연소자의 사이에서 각 병렬 데이터를 출력하고,
상기 각 지연소자 사이에 삼상 인버터(Tri-state inverter)가 연결되어 있는 구조이며,
상기 직렬화기에서 상기 삼상 인버터와 상기 지연소자 사이에 병렬 데이터가 입력되고,
상기 역직렬화기에서 상기 지연소자와 상기 삼상 인버터 사이에서 데이터가 출력되며,
상기 직렬화기에 입력되는 병렬 데이터의 맨 앞에 파일럿 신호를 추가하고, 상기 역직렬화기에서 수신단의 마지막 단에 파일럿 신호가 도착하면 데이터 수신이 완료되어 직렬화된 데이터를 병렬로 출력하고,
상기 지연소자는 입력된 데이터 신호를 피드백하여 동일한 데이터 값을 유지하도록 하기 위한 키퍼(keeper) 및 상기 키퍼가 입력단에 연결되며 직렬로 연결되는 하나 이상의 인버터를 포함하여 이루어지고,
상기 직렬화기는 각 지연소자와 삼상 인버터로 구성된 각 전송단이 갖는 자체 전송 지연을 이용하여 데이터를 전송하고, 이때 각 전송단의 전송 지연이 일정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 서데스.
In SERDES for high-speed interfaces,
A serializer for converting input parallel data into serial data; And
And a deserializer for converting the serial data output from the serializer into parallel data and outputting the parallel data again,
The serializer includes a delay element provided for each bit constituting parallel data in a process of converting parallel data into serial data and delaying each input bit for a predetermined time,
The delay elements are connected in series,
Wherein the deserializer is composed of the same circuit elements as the serializer and outputs each parallel data between the delay elements,
A tri-state inverter is connected between the delay elements,
Parallel data is input between the three-phase inverter and the delay element in the serializer,
Wherein data is output between the delay element and the three-phase inverter in the deserializer,
The serializer adds a pilot signal to the front of parallel data input to the serializer, and when the pilot signal arrives at the last end of the receiver in the deserializer, the data reception is completed and the serialized data is output in parallel,
Wherein the delay element includes a keeper for feeding back an input data signal to maintain the same data value, and at least one inverter connected to the input end of the keeper in series,
Wherein the serializer transmits data using a self-transmission delay of each of the transmission stages including each of the delay elements and the three-phase inverter, wherein the transmission delay of each transmission stage is constant.
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