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2017年05月22日

University of Toronto（注1）（多伦多大学）与株式会社富士通研究所（注2）（以下简称，富士通研究所）联合开发出世界上最低功率的 Referenceless时钟数据恢复电路（注3），数据中心内服务器和交换机之间进行通信时，使用该电路的以太网光模块，功率仅为传统技术的55%。

开发背景

随着大数据分析与云服务的普及，需要服务器和交换机之间具备更加高速的数据传输功能。为此，用于服务器与交换器通信的光模块需要具备高速化、小型化的特点，又要可进行高密度安装。

课题

减少零件的装载数量可以有效实现光模块的省电节能与小型化。因此，通过使用无需基准定时（参考）的Referenceless时钟数据恢复电路，便可减少晶体振荡器的数量。

但是，传统的Referenceless时钟数据恢复电路在观测输入信号并调整读取数据的周期时，需要高速运转电路，导致功耗过大，而且大功耗引起的发热问题使得高密度安装变得十分困难。

传统构造的Referenceless时钟数据恢复电路，一般对1比特数据进行4次1/0判定，通过查看各个判定结果的变化来调整数据读取的周期。

基于定时发生器生成的时钟1至4，分别观测其由0变化到1时的输入信号，进行1/0判定，这样就可观测到判定数据1/0会在哪些时钟之间发生变化。如图2所示，当观察到按A→B→C→D顺序变化时，表明数据读取周期比输入信号短。相反地，当观察到按D→C→B→A顺序变化时，表明数据读取周期比输入信号长。

开发的技术

富士通研究所此次开发了通过从输入信号的振幅信息检测数据读取周期的偏差，来降低Referenceless时钟数据恢复电路功耗的技术。

为了从振幅信息检测出数据读取周期的偏差，新技术通过将判定输入信号是1还是0的阈值分为高中低不同的3个判定电路，并同时进行操作，以此确定输入信号的变化斜率。例如：输入信号从0到1变化时，可以检测到以下情况。由时钟1定时判定的3个结果是（0、1、1）的话，那么可以确定输入信号的变化点比时钟1的判定定时早（图中的黄色范围）；如果是（0、0、1）的话就晚（图中的绿色范围）（图3）。然后，通过确定这个定时如何发生变化即可检测出定时的偏差。

与传统构造相比，该技术可减少1/4的定时发生器（图4）。

效果

基于本次开发的技术，Referenceless时钟数据恢复电路的功耗比传统构造减少了55%，光模块减少了70%。与传统技术相比，该技术可高密度安装光模块，从而有利于大幅提高数据中心的性能。

今后

富士通研究所目标于2019年将此次开发的技术投入实际使用。

注释

注1 University of Toronto：

校长 Meric S. Gertler
地址 Canada，Ontario州 Toronto市

注2 株式会社富士通研究所：

社长 佐佐木 繁
总公司所在地 日本神奈川县川崎市

注3Referenceless时钟数据恢复电路：

一种用于数据传输的接收器，它从接收到的数据中提取定时信息（时钟数据），而不使用高精度参考信号生成所需的定时信息，来确定所接收的数据是0或1。

注4定时调整技术：

针对温度变化及噪音带来的影响，开发出了一款提高时钟数据恢复电路可靠性的定时调整技术（ISSCC公告编号6.7）。通过该技术，无需考虑环境变化，即可实现可靠的接收电路。