【应用】工作频率最高达2GHz的瑞萨时钟芯片8SLVD1204为网络通信处理板提供高速可靠时钟信号
现代的高性能处理器为了适应各种复杂的应用场合，集成了越来越多的功能和接口。比如PCIe，USB3.0，SATA，SGMII等等，随着接口速率的提高，处理器对时钟品质的要求也越来越高。瑞萨电子的8SLVD1204是一款双输入，四扇出的时钟芯片，工作频率最高达2GHz。本文介绍了它在一款网络通信处理板卡上的设计应用。
该项目是一块基于PowerPC架构处理器的网络通信处理板，CPU为NXP的LS1043，CPU具有两组支持多协议的Serdes接口，可以根据需要配置为PCIe、QSGMII、SATA、SGMII等通信接口，单通道Serdes最高速率可以达到5Gbps。这也要求外部提供两组100MHz的差分时钟，经过内部PLL倍频后分配给不同的接口使用。IDT（被RENESAS收购）公司的8SLVD1204具有2组差分输入和4组差分输出，正好可以满足该需求。
其Serdes部分的时钟框图如下所示。
图 1 处理器Serdes接口时钟框图
8SLVD1204的功能框图如下图所示。
图 2 8SLVD1204内部功能框图
8SLVD1204主要参数如下表所示。
从上表可以看出，8SLVD1204具有优秀的性能，很低的相位抖动和输出偏移，以及传输延迟等。采用单一3.3V供电，可以简化电源设计，而且体积只有3mmx3mm，在pcb上占用的面积几乎可以忽略不计。
8SLVD1204的电路图如下所示。
图 3 8SLVD1204原理图
8SLVD1204的输入可以采用单端输入，也可以采用差分输入，这里采用了LVDS的差分晶振作为时钟输入，电路更简洁，抗干扰性能也更好。在8SLVD1204的时钟输入端需要加一颗100欧姆的电阻作为终端匹配。8SLVD1204的电源并不需要做特别的处理，只需要用磁珠和电容做成一个简单的LC滤波即可。因为8SLVD1204有两组输入信号，这里时钟信号从CLK0输入，所以SEL引脚做接地处理。8SLVD1204的输出有4组，而LS1043处理器的Serdes需要两组100MHz差分时钟信号，所以这里只用了其中2组，剩下2组留空不用。VREF引脚为LVPECL时钟输入作为参考电压用，这里的输入为LVDS，所以也留空不用。整个电路既简单也很简洁。
8SLVD1204的PCB布局图如下所示。
图 4 8SLVD1204 PCB布局图
图中红色圈内为100MHz差分晶振，下方黄色圈内为8SLVD1204。器件布局时差分晶振尽量靠近8SLVD1204放置，以减少外界耦合进来的干扰，其他不相关的器件则距离8SLVD1204稍微远一些，减少100MHz时钟造成的干扰。这里100MHz差分晶振放在正面，而8SLVD1204放在背面，主要是为了避免输出时钟走线交叉。
下图是8SLVD1204的走线图。
图 5 8SLVD1204走线图
图中绿色圈内为8SLVD1204的输入信号，红色圈内为8SLVD1204的输出信号，因为都是差分信号，所以都按照差分信号的布线规则紧靠在一起走线，并且做了等长50mil的处理，避免其他走线对差分信号产生干扰。此外在黄色圈内靠近输出信号的过孔处还添加了接地孔，用于减小差分信号换层时的回流路径，可以改善时钟信号完整性。
8SLVD1204电路实物图如下所示。100MHz差分晶振因为放在另外一面，所以图中并没有显示。
图 6 8SLVD1204板卡实物图
实际测试，处理器LS1043的Serdes接口采用8SLVD1204提供的100MHz时钟信号，采用8SLVD1204提供的时钟，经过长时间测试，不论时PCIe接口、QSGMII接口还是SATA接口都表现出了稳定和可靠的性能和速度，获得客户的充分认可。
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