OpenSerDes：一种开源、工艺可移植的全数字串行链路

在过去十年中，开源软件日益增长的影响力使得降低硬件设计中的抽象层级成为必要。开源硬件显著减少开发时间，提高一次流片成功的概率，并使开发人员能够基于硬件特性优化软件方案，从而降低设计成本。Skywater 技术公司于 2020 年 6 月推出的开源工艺开发套件（OpenPDK）消除了对专用集成电路（ASIC）设计的障碍，否则该设计被认为昂贵且不易获取。OpenPDK 是实现开源电路模块目标的第一步具体举措，这些模块可被导入以在 ASIC 设计中复用和修改。随着工艺技术为更好性能而不断微缩，对可于任何标准自动布局布线（APR）工具中综合的全数字设计的需求显著增加，以将物理设计映射到新工艺技术。本工作提出了首个使用 Skywater OpenPDK 130nm 工艺节点设计的用于多 GHz 串行链路的开源全数字串行器/解串器（SerDes）。为确保设计可完全综合，SerDes 在发送端使用基于 CMOS 反相器的驱动器，而接收端前端包含作为传感元件的电阻反馈反相器，其后接采样元件。接收端全数字过采样 CDR 恢复发送端时钟以正确解码数据位。物理设计流程利用 OpenLANE，这是一种从 RTL 生成 GDS 的端到端工具。使用 Virtuoso 提取寄生参数用于版图后仿真，仿真显示 SerDes 在 34 dB 信道损耗下以 2 Gbps 工作，功耗为 438 mW。SerDes 的 GDS 与网表文件已上传至 GitHub 仓库供公开访问。