【博文精选】ECP5/ECP5-5G SerDes基本特性介绍

ECP5/ECP5-5G的SerDes和ECP3系列的SerDes结构上很像，但是相比于ECP3系列做了一些优化。ECP3采用的是65nm工艺，而ECP5则是40nm的工艺，因此ECP5 SerDes的功耗要相对较低。ECP3的SerDes以一个Quad为基本单位，每个Quad包含4个Channel，并公用一个AUX Channel。而ECP5的SerDes以DCU为基本单位，每个DCU包含2个Channel，并公用一个AUX Channel。这样做的好处是，同样是4个Channel，ECP5可以比ECP3同时支持更多的协议（不同的频率）。这是因为，每个AUX Channel中只有一个TxPLL，如果用户需要实现两种不同频率的应用，往往需要两个TxPLL。

注：如果是相同频率应用，是有可能在同一个DCU中实现的，但是也需要考虑SSC等因素。具体请参考TN1261，ECP5 and ECP5-5G SerDes/PCS Usage Guide。

ECP5的SerDes支持270Mpbs~3.2Gbps的范围的速率，且在3.2Gbps的速率下，只有大约85mW的功耗。内部集成了8b/10b编解码器和CTC Buffer，支持多种串行协议：

注：EPC5-5G和ECP5几乎完全相同，只是其支持更高的速率，两者封装是完全兼容的。不过，需要注意的是，ECP5-5G的SerDes电压为1.2V，比ECP5的1.1V略高。

注：ECP5/ECP5-5G的Fabric实现250MHz Fmax的复杂逻辑比较困难，对于部分协议（其SerDes输出到Fabric的时钟，FPGA Clock大于200MHz的），建议使用FIFO将数据位宽加倍，并将时钟速率减半。

以ECP5/ECP5-5G-85系列为例，DCU在整个FPGA器件的位置如下图所示：

简化的DCU结构图如下图所示：

当用户需要同时使用4个Channel时，比如PCIe x4，XAUI x4等等，可以同时使用两个DCU，并公用DCU0的AUX Channel，如下图所示：

其中，Channel的详细结构图如下图所示：

注：其中TxPLL位于AUX Channel，而不是在每个数据Channel中，图中画出来只是便于用户理解SerDes中的时钟网络。