孙 岩,黎铁军,艾明哲,胡 军,曹跃胜

(国防科学技术大学计算机学院，湖南 长沙 410073)

基于仿真的14Gbps高速通道设计与优化*

孙 岩,黎铁军,艾明哲,胡 军,曹跃胜

(国防科学技术大学计算机学院，湖南 长沙 410073)

信号传输速率是衡量高性能计算机系统的一项重要指标，随着现代高性能计算系统中的信号传输速率达到并超过10 Gbps，快速提高的信号速率使得高速通道的设计面临严峻挑战。基于信号完整性仿真分析，对一款14 Gbps高速通道进行优化设计。通过手动3D建模与真实模型提取的混合建模技术提高仿真速度，采用全通道协同仿真预测高速通道的整体性能和瓶颈，并重点对过孔、介质材料、线宽和线间距等进行仿真实验与优化，成功实现了14 Gbps高速信号的稳定传输。

高速通道；信号完整性；仿真；3D建模

1 引言

在现代高性能计算系统中，信号传输速率是一项重要的技术指标，提高频率和互连传输速率一直是硬件设计者不懈追求的目标[1]。目前主流的高性能计算系统中互连传输速率已经达到或接近10 Gbps[2]，一些系统甚至已经超过该速率[3]。然而，随着传输速率的不断提高，由于损耗引起的信号上升沿退化加剧，时序裕量逐渐减小，寄生效应更加显著等，这些因素使得高速通道的设计面临越来越严峻的挑战。高速通道设计必须消除或减少高速信号传输过程中影响信号完整性的各种因素，突破传输通道设计与工艺上的约束，实现芯片间高速信号的互连传输。芯片间的信号传输速率已经成为制约全系统性能的瓶颈，怎样使用较小的代价实现更高的信号传输速率，是现代高性能计算系统设计中必须考虑的问题。……