În această eră a conectivității omniprezente, totul trebuie să comunice unul cu celălalt și tot ce este în jurul lor prin intermediul internetului. Există o cerere nesfârșită pentru comunicații integrate avansate în diferite verticale ale industriei, cum ar fi auto, electronice de larg consum, IT și telecomunicații. Și, devine din ce în ce dificil să satisfaci o cerere în creștere exponențială pentru mutarea datelor, mai rapid ca niciodată.
Cerere în creștere pentru aplicații de mare viteză și latență scăzută
Multe procese de calcul trebuie efectuate la o viteză mai mare, cu o cantitate semnificativă de cerință de stocare, în ML (Machine Learning) și Aplicații de proiectare a cipurilor AI (inteligență artificială)..
Operatorii de telecomunicații încearcă să treacă linia înaintea concurenților lor în cursa 5G, actualizându-și arhitectura pentru a sprijini mai mulți utilizatori, rate de date mai mari și mai multe fluxuri de date per stație de bază. Soluțiile pentru orașe inteligente, aplicațiile de streaming video/AR/VR și aplicațiile auto precum ADAS și vehiculele autonome etc. necesită mai multă lățime de bandă, latențe mai mici și viteze mai mari. Prin urmare, SoC-urile (System on Chips) trebuie să fie mai eficiente (consum de energie) și mai mici (zonă de siliciu).
Introducere în SerDes
Cheia pentru a face acest lucru posibil este un mix serial de mare viteză. Aici intervine SerDes în imagine. Cererea pentru mai multă lățime de bandă și viteză mai mare s-a reflectat favorabil pe piața globală SerDes. Conform raportul Technavio, piața globală SerDes va crește la un CAGR de 9.28% în perioada 2018-2022.
Cuvântul, SerDes, constă din două cuvinte - Serializer și Deserializer. Din punct de vedere tehnic, un SerDes este un transceiver serial care transformă datele paralele în serie și fluxul serial înapoi în paralel, respectiv pe partea transmițător și receptor. În cele mai multe cazuri, SerDes este un nucleu IP combinat într-un controler sau într-un ASIC (System-On-Chip Design Verification), dar poate fi și un dispozitiv autonom. SerDes este văzut ca rezoluția principală în care există I/O limitate și necesitatea unei mișcări mai rapide a datelor.
De ce au nevoie utilizatorii finali de SerDes?
SerDes poate funcționa ca autostradă pentru a transporta audio, video și date către și dinspre cloud. Acesta este motivul pentru care afectează foarte mult utilizatorii finali. Singurele lucruri care contează pentru ei sunt – conexiune mai rapidă și consum de energie. Utilizatorii finali doresc să partajeze fără probleme baze de date uriașe sau să transmită conținut online cât mai repede posibil. Puterea este, de asemenea, extrem de importantă; toată lumea cunoaște stresul de a avea un ecran negru sau de bateriile moarte în dispozitivele lor. Această dorință de viteză și putere stimulează sincer inovația SerDes.
De ce companiile de semiconductori au nevoie de SerDes?
Cel mai mare avantaj oferit de SerDes a fost transmisia de date de mare viteză, la viteze de sute de Gbps, pe distanțe decât magistralele paralele late într-un mediu de sistem comparabil. Motivul din spatele acestui lucru este soluția problemei de deformare a ceasului în magistrala serial prin încorporarea semnalului de ceas în fluxul de date, ceea ce elimină necesitatea unui semnal de ceas separat.
Un alt avantaj major pe care SerDes îl oferă este că permite designerilor să accelereze comunicarea datelor fără a crește numărul de pini. Pe măsură ce cipurile au devenit mai mari și mai complexe, iar autobuzele au devenit mai largi, numărul de pini necesari a început să scape de sub control. Cu interfețele seriale, designerii sunt capabili să atenueze efectul uneia dintre resursele limitatoare - spațiul pentru „pini”. În plus, SerDes reduce costul conectorilor și cablurilor. Mai mult, reduce, de asemenea, zgomotul EMI prin conversia semnalelor în semnale diferențiale de joasă tensiune. Acesta este motivul pentru care SerDes este atât de important în proiectarea semiconductoarelor și în diferite verticale ale industriei care oferă cele mai dificile aplicații.
Evoluție tehnologică: Așteptăm cu nerăbdare viitorul
Sunt definite noi standarde pentru a suporta rate de date din ce în ce mai mari pe o singură bandă. Unul dintre progresele tehnologice majore ale SerDes este adoptarea semnalizării PAM-4 - aceasta înseamnă modularea amplitudinii pulsului și 4 indică faptul că sunt utilizate patru niveluri de tensiune diferite. Această nouă tehnică de modulare a ajutat industria să introducă SerDes de 56 Gbps mai rapid pe piață în comparație cu timpul necesar pentru a trece de la 10 Gbps la 28 Gbps. În mod tradițional, semnalizarea NRZ (Non-Return-to-Zero) a fost utilizată acolo unde biții 1 sunt considerați ca o tensiune înaltă și cei 0 ca o tensiune joasă. În timp ce în PAM-4, doi biți sunt transmisi simultan, ceea ce reduce efectiv nevoia de lățime de bandă la jumătate.
Pentru a răspunde nevoilor sistemelor viitoare, Maxim Integrated a lansat GMSL (Gigabit Multimedia Serial Link) SerDes, circuite integrate de comunicare de mare viteză, destinate aplicațiilor auto de infotainment și sisteme avansate de asistență a șoferului (ADAS). Circuitele integrate SerDes GMSL, care îndeplinesc cele mai stricte cerințe de compatibilitate electromagnetică (EMC) ale industriei auto, pot fi utilizate și în sistemele de camere megapixeli. Texas Instruments este unul dintre cei mai importanți contribuitori în tehnologia SerDes și oferă soluții pentru aplicații de telecomunicații, video și industriale. TI are inovatoare Cameră și afișaj linie de produse SerDes pentru camere ADAS, radar și aplicații de infotainment în vehicul (IVI). Cadence a venit și cu primul din industrie IP SerDes 112G cu acoperire lungă în 7nm. Oferă cea mai bună eficiență PPA (putere, performanță, zonă) din clasă pentru dezvoltarea produselor de rețea centre de date de ultimă generație.
De ce caută companiile SerDes IP?
Deși apar noi standarde și tehnici de modulare, este întotdeauna o sarcină grea să proiectezi SerDes care să se potrivească cerințelor actuale. Este practic imposibil pentru orice companie să aloce o echipă de ingineri dedicată timp de aproape un an doar pentru a o proiecta de la zero; și, de obicei, este nevoie de încă un an pentru ca SerDes să fie gata de producție în masă. Așadar, din ambele puncte de vedere – Cost și Time-to-Market – este mai logic să folosiți o IP SerDes dovedită, decât să încercați să o proiectați intern. De asemenea, este la fel de important să găsiți un nucleu SerDes adecvat, cu amestecul potrivit de caracteristici pentru aplicația finală, deoarece nu toate nucleele SerDes sunt create egale. Puține companii vor avea toată expertiza în interior. Cumpărarea sau acordarea de licențe IP dovedite este cea mai bună soluție atât pentru a face program, cât și pentru a rămâne sub buget.
Concluzie
Evoluția SerDes a ajutat până acum industria semiconductoarelor, precum și alte sectoare industriale să țină pasul cu mediul solicitant al comunicațiilor integrate avansate. Astăzi, sunt disponibile soluții SerDes de mare viteză, care oferă performanțe fără egal. Industria semiconductoare va fi martora cu siguranță la noi niveluri de inovare a designului pentru SerDes.
Fiind un partener de design de platină al Texas Instruments, eInfochips are acces timpuriu la diverse platforme TI și alte tehnologii, ceea ce oferă un avantaj competitiv în dezvoltarea de produse inovatoare. eInfochips a lucrat la procesoarele multicore KeyStone de la TI 66AK2Ex, C6657, AM5K2EX având mai multe benzi SerDes de mare viteză. eInfochips are, de asemenea, experiență și expertiză pe platformele TI DaVinci, OMAP, Sitara și oferă servicii personalizate de design hardware și plăci. Pentru a afla mai multe, vă rugăm să contactaţi echipa noastră de experți de astăzi.
