[发明专利]多路径时钟及数据恢复

说明书

本申请案涉及多路径时钟及数据恢复。描述操作以提供灵活I/O路径用于串行数据通信的多路径时钟及数据恢复电路以及多路径I/O装置。例如时钟及数据恢复电路的有源单向组件可用于实施不同的I/O路径。减少用于高速串行数据传输的带宽及信号降级。

技术领域

本发明涉及串行数据通信，特定来说涉及用于串行数据通信的多路径时钟及数据恢复电路及多路径I/O装置。

背景技术

用于在装置之间发射高速串行数据的协议不断地被新颖及改进版本所修订。此类协议的实例包含DisplayPort标准、高清多媒体接口(HDMI)标准、串行ATA标准、外围组件互连高速(PCI-E)标准及通用串行总线(USB)标准。然而，此类协议通常将输入/输出(I/O)路径与物理层接口配合使用，所述接口将特定I/O引脚用作输入或输出。I/O引脚功能性的此特定性增加部署成本。举例来说，由于固定I/O引脚布局引起的几何约束，部署有密集服务器的数据中心需要复杂的缆线布线。此外，由于针对I/O引脚的特定物理信道(例如，上载信道)无法响应于改变数据业务模式而用于不同目的(例如，作为下载信道)，因此I/O引脚功能性的固定性质可导致贯穿资源的上载或下载的错误分配。

尽管此类数据通信协议的发展已经在例如数据速率的特征方面产生显著改进，但在I/O路径灵活性方面却没有显著进步。改进I/O路径灵活性的常规方法与针对高速串行通信的电路设计面临的越来越大的挑战相关联。举例来说，用于增加I/O路径灵活性的常规电路设计是无源开关的矩阵(“无源矩阵开关”)。如图1A中所描绘，具有四个端口(P1到P4)的实例无源矩阵开关设计包含四个无源开关组件S12、S14、S32及S34。这些无源开关中的每一者允许信号在所枚举端口之间沿任一方向上传播。不幸的是，无源矩阵开关及/或信道中的无源组件引起信号带宽限制及插入损耗，其导致对于高速串行通信来说不可接受的信号降级。

参照图1B，在一些增加I/O路径灵活性的常规方法中，将由数字状态机(未展示)控制的有源组件A1到A4与无源矩阵开关组合以补偿由无源组件引起的信号降级。有源组件及无源矩阵开关的此组合在本文中被称为“有源矩阵开关”。不幸的是，与双向无源组件相反，有源组件是单向的。结果，常规有源矩阵开关具有与无源开关介接的两个单向有源组件(例如，A1及A2各自耦合到开关S12)，一者专用于上游业务，且另一者专用于下游业务。应了解，在某些应用中，专用电路在上游业务与下游业务之间均等地平衡，但实际数据业务的量(例如，数据有效载荷)在一个方向上可能相对于另一方向较大。举例来说，下游业务可高于上游业务。

虽然常规有源矩阵开关有助于解决由无源组件及/或信道引起的信号降级，但并行上游及下游分支含有冗余(即，重复)电路。例如，针对具有四个端口(P1到P4)的实例无源矩阵开关设计，需要具有等同组件的四组电路(例如，两组用以处置来自P1-2,4及P3-2,4的路径，且两组用以处置来自P2-1,3及P4-1,3的路径。就电力及半导体裸片面积使用来说，此冗余效率低下，借此限制常规有源矩阵开关满足需要I/O路径灵活性的电路的实际需求的能力。

半双工信号中继器的实例部署将是有启发性的。在串行通信系统中，由信号中继器执行的信号调节是一项关键任务。中继器可用于广泛范围的应用，其包含重驱动器及重定时器。中继器的一个目的是重新产生信号以提高高速接口的信号质量。中继器是解决更高数据速率跨越每一个行业及串行数据协议引入的信号完整性挑战的一项关键技术。