An Energy-Efficient High-Swing PAM-4 Voltage-Mode Transmitter
An Energy-Efficient High-Swing PAM-4 Voltage-Mode Transmitter
复制标题
节能高摆幅 PAM-4 电压模式发射机
DOI：
10.1145/3218603.3218651
复制
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wu, Hui
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lu, Lejie;Wang, Yong;Wu, Hui
随着高速I/O数据速率的不断提高，采用四电平脉冲幅度调制（PAM-4）来提高50 Gb/s及以上的带宽密度和链路裕度。然而，与不归零（NRZ）信令相比，PAM-4的眼高降低，这需要更大的发射机摆幅来保持信噪比。提出了一种新的高能效发射机，该发射机采用共源共栅电压模式驱动器并支持前置驱动器和逻辑电路来产生大摆幅PAM-4信号。通过重新配置的上拉和下拉分支的基础上的发送数据和转向的旁路电流，所提出的电压模式驱动器显着降低功耗相比，传统的实现，同时保持阻抗匹配。预驱动器采用电压叠加技术，进一步提高了能量效率。为了演示新的发射机设计，原型56 Gb/s的PAM-4发射机设计使用一个通用的28纳米CMOS技术与2 V的电源电压。它实现了2 V的总输出摆幅和490 mV的最小眼高，具有良好的线性度（98.7%电平分离失配比）。与具有相同摆幅的传统电压模式发射机设计相比，新发射机的静态功耗几乎降低了一半（从30 mW降低到16 mW），其总体能效从0.7 pJ/B提高到0.5 pJ/B。
As the data rate of high-speed I/Os continues to increase, four-level pulse amplitude modulation (PAM-4) is adopted to improve the bandwidth density and link margin at 50 Gb/s and beyond. Compared to non-return-to-zero (NRZ) signaling, however, the PAM-4 eye height is reduced, which calls for larger transmitter swing to maintain signal-to-noise-ratio. A new energy-efficient transmitter is proposed to generate large swing PAM-4 signals with a cascode voltage-mode driver and supporting pre-drivers and logic circuits. By reconfiguring the pull-up and pull-down branches based on the transmit data and steering the bypass currents, the proposed voltage-mode driver significantly reduces power consumption compared to conventional implementation while maintaining impedance matching. Voltage stacking technique is adopted for pre-drivers to further improve energy efficiency. To demonstrate the new transmitter design, a prototype 56 Gb/s PAM-4 transmitter is designed using a generic 28-nm CMOS technology with a 2-V power supply voltage. It achieves a overall output swing of 2 V and a minimum eye height of 490 mV with good linearity (98.7% level separation mismatch ratio). Compared to a conventional voltage-mode transmitter design with the same swing, the static power consumption of the new transmitter is reduced almost by half (from 30 mW to 16 mW), and its overall energy efficiency improves from 0.7 pJ/b to 0.5 pJ/b.
登录
查看更多内容
采用 28 nm CMOS FDSOI 的高摆幅 45 Gb/s 混合电压和电流模式 PAM-4 发送器
影响因子：
5.4
作者：
M. Bassi;F. Radice;M. Bruccoleri;S. Erba;A. Mazzanti
通讯作者：
A. Mazzanti
采用 16 nm CMOS 封装、具有三抽头 FFE 的 32.75 Gb/s 电压模式发送器
影响因子：
5.4
作者：
Kok Lim Chan;Kee Hian Tan;Y. Frans;J. Im;P. Upadhyaya;Siok;A. Roldan;Nakul Narang;Chin Yang Koay;Hongyuan Zhao;P. Chiang;Ken Chang
通讯作者：
Ken Chang
DOI：
10.1109/islped.2017.8009171
发表时间：
2017-07
期刊：
2017 IEEE/ACM International Symposium on Low Power Electronics and Design (ISLPED)
影响因子：
--
作者：
Yong Wang;Hui Wu
通讯作者：
Yong Wang;Hui Wu
DOI：
10.1109/iscas.2018.8351267
发表时间：
2018-05
期刊：
2018 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS)
影响因子：
--
作者：
R. Afoakwa;Lejie Lu;Yong Wang;Hui Wu;Michael C. Huang
通讯作者：
R. Afoakwa;Lejie Lu;Yong Wang;Hui Wu;Michael C. Huang
高速 I/O 收发器的功耗分析和优化
DOI：
10.1109/mwscas.2011.6026623
发表时间：
2011
期刊：
2011 IEEE 54th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS)
影响因子：
--
作者：
Kwangmo Jung;Yue Lu;E. Alon
通讯作者：
E. Alon