高速I/O链路的偏斜检测和补偿制造技术

本公开涉及高速I/O链路的偏斜检测和补偿。一种装置可包括：偏斜检测电路，用于对差动信号的共模电压进行采样，其中，采样的共模电压指示出差动信号的第一信号和差动信号的第二信号之间的偏斜量；以及偏斜补偿电路，用于基于采样的共模电压来调整第一信号或第二信号的延迟以减小偏斜量。号的延迟以减小偏斜量。号的延迟以减小偏斜量。

【技术实现步骤摘要】
高速I/O链路的偏斜检测和补偿


[0001]本公开总体涉及计算机开发的领域，更具体而言，涉及高速I/O链路的偏斜(skew)检测和补偿。

技术介绍

[0002]主机可经由各种通信路径与设备通信。通信路径可包括一条或多条电线或者线缆的其他传输介质。

技术实现思路

[0003]根据本公开的实施例，提供了一种装置，包括：偏斜检测电路，用于对差动信号的共模电压进行采样，其中，采样的共模电压指示出所述差动信号的第一信号和所述差动信号的第二信号之间的偏斜量；以及偏斜补偿电路，用于基于所述采样的共模电压来调整所述第一信号或所述第二信号的延迟以减小所述偏斜量。
[0004]根据本公开的实施例，提供了一种方法，包括：由第一装置对差动信号的共模电压进行采样，其中，采样的共模电压指示出所述差动信号的第一信号和所述差动信号的第二信号之间的偏斜量；以及由第二装置基于所述采样的共模电压来调整所述第一信号或所述第二信号的延迟以减小所述偏斜量。
[0005]根据本公开的实施例，提供了一种系统，包括用于执行如上所述的方法的装置。
附图说明
[0006]图1图示了根据某些实施例的用于偏斜检测和补偿的系统。
[0007]图2A
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2B图示了根据某些实施例的偏斜的影响。
[0008]图3A
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3D图示了根据某些实施例的各种偏斜类型。
[0009]图4A
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4B图示了根据某些实施例的偏斜补偿电路。
[0010]图4C图示了根据某些实施例的偏斜补偿的效果。
[0011]图5A
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5B图示了根据某些实施例的共模电压检测器。
[0012]图6图示了根据某些实施例的用于偏斜检测和补偿的流程。
[0013]图7图示了根据某些实施例的计算机系统中存在的组件的框图。
[0014]图8图示了根据某些实施例的示例计算系统的另一框图。
[0015]在各附图中相似的标号和命名指示相似的元素。
具体实施方式
[0016]图1图示了根据某些实施例的用于偏斜检测和补偿的系统100。系统100包括发送器102，它通过通信路径104(例如，104A和104B)向接收器101发送差动信号，其中差动信号的一个信号通过通信路径104A，并且差动信号的另一个信号通过通信路径104B。通信路径104可以指使得源(例如，发送器)和目的地(例如，接收器)之间能够进行通信的一个或多个
通信介质和/或其他电路。例如，通信路径104可包括集成电路封装、印刷电路板、连接器、线缆、一个或多个导电线或者其他通信介质的一些部分。
[0017]高速输入/输出(IO)接口(例如，快速外围组件互连(Peripheral Component Interconnect Express，PCIe)、以太网、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB))一般利用差动信令进行数据传送。通过在两个信道上输送具有相反极性(P和N)的数据信号，差动信号对系统噪声的免疫力更强，并且使接收器处的信号幅度加倍。
[0018]图2A图示了差动数据信号(Vdiff)，其中P信号(Vp)和N信号(Vn)由于匹配的P和N信道而完美对齐，偏斜为零。差动信号Vdiff等于Vp与Vn之间的差异。当没有偏斜时，Vdiff是最大化的，并且在其峰值处是每个单端信号的幅度的两倍。等于0.5*(Vp+Vn)的共模信号Vcom在没有偏斜时是DC常数。
[0019]图2B图示了差动数据信号(Vdiff)，其中由于P和N信道之间的不匹配，在Vp和Vn之间存在偏斜。偏斜的存在由于窗台效应(ledge effect)而使得差动信号Vdiff失真。差动信号的一部分将被转换为共模信号Vcom，这导致了差动信号的失真以及共模噪声。
[0020]图3A
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3D图示了根据某些实施例的各种偏斜类型。这些图中的每一幅描绘了各种类型的偏斜的Vp、Vn、Vdiff和Vcom。
[0021]在图3A中，示出了Vp和Vn之间没有偏斜的理想情况。在这种情况下，Viff没有失真，并且Vcom是常数。
[0022]在图3B中，Vn相对于Vp略微偏斜了Δt1。在这种情况下，Vdiff是失真的，因为存在差模噪声。一些共模噪声存在于Vcom中，从而Vcom在整个波形中不是恒定的。
[0023]在图3C中，Vn相对于Vp延迟了Δt2(其中Δt2的幅值比Δt1大)。在这种情况中，在Vdiff中观察到显著的信号失真，这可能导致潜在的抖动问题和互连的性能的降低。在Vcom中也观察到显著的共模噪声，这也会导致差模噪声。图3C中的噪声幅度比图3B中的噪声幅度大。
[0024]在图3D中，Vp相对于Vn延迟了Δt2。同样，Vdiff中存在显著的信号失真，并且会出现显著的抖动。Vcom中的共模噪声的形状和幅度与图3C中类似。
[0025]正如波形所示，随着偏斜的增大，差动信号进一步失真，这对高速I/O互连的性能有显著影响。随着偏斜的增大，共模信号Vcom从理想直线Vcom偏离的幅度也增大。
[0026]由于设计限制和制造容差，这种P和N的不匹配(也被称为PN偏斜)是很难避免的，并且可能存在于通信路径104内的各种组件中，例如集成电路封装、印刷电路板、连接器、线缆或者其他通信介质。总PN偏斜是来自每个个体组件的偏斜的总和。由于差动信号的失真和共模噪声，PN偏斜降低了信号质量。随着IO接口演变到更高的速度，PN偏斜对信号质量和IO链路差错率的影响越来越显著。例如，在PAM4信令中，当PN偏斜从几皮秒(ps)增大到10ps以上时，链路差错可能增大5个数量级以上。
[0027]在设计和制造过程中控制偏斜可能被证明是困难的，因为偏斜在通信路径104的各种组件上聚集，并且各种方法可能导致不切实际的设计规则、成本高昂的设计要求、额外的电路面积或者物理设计的额外复杂性。
[0028]系统100可操作来通过检测接收到的差动信号的两个信号之间的偏斜量，并且调整信号之一的时序以减小两个信号之间的偏斜，来提供动态偏斜补偿。偏斜检测电路103检测共模电压中的共模噪声的幅度，该共模噪声指示出由接收器101接收的差动信号的信号
之间的偏斜量。然后，偏斜检测电路103的偏斜补偿控制电路122基于检测到的共模噪声向偏斜补偿电路106提供反馈以延迟信号之一，从而减小差动信号的偏斜。
[0029]在各种实施例中，接收器101可以动态地检测和补偿总的PN偏斜(其具有可能事先不知道的量)。因此，接收器101可以恢复具有改善的信号质量的差动信号并且减少链路差错计数，这可以改善高速IO链路的吞吐量。
[0030]在一些实施例中，接收器101可以利用可在串行链路中执行其他功能(例如，链路训练功能)的电路(例如，采样器118、相位内插器120、偏斜补偿控制电路122或者这些的任何一者的一些部分)来提供偏斜补偿功能，从而节省宝贵的电路面积或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：偏斜检测电路，用于对差动信号的共模电压进行采样，其中，采样的共模电压指示出所述差动信号的第一信号和所述差动信号的第二信号之间的偏斜量；以及偏斜补偿电路，用于基于所述采样的共模电压来调整所述第一信号或所述第二信号的延迟以减小所述偏斜量。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述偏斜补偿电路包括：第一可调整电容器，用于耦合到所述第一信号；以及第二可调整电容器，用于耦合到所述第二信号。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述偏斜补偿电路用于基于所述采样的共模电压来调整所述第一可调整电容器或第二可调整电容器以减小所述偏斜量。4.如权利要求2所述的装置，其中，所述偏斜补偿电路还包括模拟缓冲器。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述模拟缓冲器包括无源连续时间线性均衡器。6.如权利要求1所述的装置，还包括：选择电路，用于选择性地将所述偏斜补偿电路的输出耦合到所述偏斜检测电路或者耦合到接收器路径，所述接收器路径用于检测由所述差动信号传输的数据。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述偏斜检测电路包括共模电压测量电路，该共模电压测量电路包括反馈电阻器、与所述第一信号耦合的第一电阻器、以及与所述第二信号耦合的第二电阻器。8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一电阻器和第二电阻器各自具有相同的电阻值。9.如权利要求1所述的装置，其中，所述偏斜检测电路用于确定所述采样的共模电压的最大共模电压和最小共模电压，并且基于所述最大共模电压和所述最小共模电压来指示所述偏斜补偿电路调整所述第一信号或所述第二信号的延迟。10.如权利要求1所述的装置，其中，所述偏斜检测电路用于在接收器时钟的整个周期的多个采样时间点对所述共模电压进行采样。11.一种方法，包括：由第一装置对差动信号的共模电压进行采样，其中，采样的共模电压指示出所述差动信号的第一信号和所述差动信号的第二信号之间的偏斜量；以及由第二装置基于所述采样的共模电压来调整所述第一信号或所述第二信号的延迟以减小所述偏斜量。12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第二装置包括：第一可调整电容器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宗儒，李景波，叶晓宁，吴佐国，霍华德，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：