SerDes（Serialization/Deserialization）是一种在数字通信系统中提供重要优势的串行/并行转换电路。
串行通信比并行通信更受青睐，因为它可以减少连接线数量、降低电磁干扰、节省功耗等。
SerDes是一种将并行数据转换为串行数据，并将串行数据转换为并行数据的过程，具有多种实现方式和功能。
本文介绍了串行和并行通信之间的区别，并详细讨论了为什么在数字通信系统中串行通信更为常见。并行通信虽然可以实现更快的数据传输速率，但需要更多的连接线，易受电磁干扰。而串行通信能够用较少的连接线传输任意位宽的数据，并且可以降低功耗，提高抗干扰能力。SerDes是实现串行/并行转换的关键技术，通过将并行数据转换为串行数据进行传输，并将串行数据重新转换为并行数据进行处理。它还具有多信道支持、时钟倍频和发送/接收同步等功能。SerDes已成为数字电子技术中不可或缺的一部分，特别适用于视频接口、电信连接和其他高数据率应用。
在我的工程职业生涯的早期，我认为并行通信通常比串行通信更可取。我很欣赏同时移动所有 8 个（或 16 个、或 32 个……）数据位的简单性和效率，使用一个或两个控制信号进行握手，并且不需要复杂的同步方案。
但不久之后，人们就发现流行的数字通信协议（UART、SPI、I2C等）使用串行接口，而且我还注意到，专用应用程序的高级协议有利于串行传输。尽管 微控制器和中央处理器单元 (CPU)需要并行数据来进行内部存储、检索和处理操作，这意味着串行通信涉及额外的序列化和反序列化硬件。
SerDes 是空间到时间到空间的转换。并行数据同时传输，但占用不同的物理互连，而串行数据共享相同的物理空间，但占用不同的时间时刻（图 1）。
考虑到所有这些，让我们看一下并行数据传输的局限性，然后我将讨论一些重要的 SerDes 概念。
并行传输更直接的缺点之一是涉及的导体数量。如果您仍然在 8 位世界中工作，相对于简单、同步数据传输的好处来说，使用一系列互连似乎是合理的。然而，随着总线宽度扩展到 16 位或 32 位范围，PCB 布局任务变得越来越低效且难以管理。当您不仅需要将数据从一个组件移动到另一个组件，而且还需要从一个 PCB 移动到另一个 PCB 时，问题会变得更加严重。
此外，每条并行数据线不仅仅是布局和布线人员关心的问题。间隔紧密的电线或 PCB 走线（如图 2 所示）容易受到串扰的影响，尤其是数字信号的高能逻辑转换特性，并且较大的导体组更难以屏蔽环境电磁干扰 (EMI)。
通过串行，一些互连就足以传输任何位宽的数据字，并且您可以减少虚假逻辑转换的可能性，这些逻辑转换会损坏数据或需要重新传输，从而降低通信质量。
从理论上讲，并行确实可以实现更快的数据传输，但即使这种优势也比最初看起来的更具有偶然性。较长的走线或电线意味着信号需要更多的时间从发送器传播到接收器，并且随着数据速率的增加，通过匹配走线长度来均衡整个总线的延迟变得更加重要。高速 32 位总线的迹线长度匹配并不是微不足道的，如果我进行布局，这将是支持序列化/反序列化的一个非常有力的论据。图 3 显示了一个蜿蜒的示例，如果您需要均衡走线长度，这会很有帮助，但当您尝试最小化电路板面积时，它就没那么有用了。
高速并行总线的另一个问题是功耗过高。串行化可以通过将标准逻辑信号转换为低压差分信号来降低功耗。
SerDes 是一个涉及两个独立电路块的过程：在其基本形式中，串行器将由多个同时数字信号（例如由微处理器或 ASIC 输出）表示的数据转换为沿一根导体传输的逻辑电平的时间序列。解串器将逻辑电平的时间序列转换回沿多个导体同时传输的一组信号。
除了这个基本功能之外，SerDes 实现还具有各种细节和附加功能。
并串转换不一定将多根导线压缩为一根导线。更一般地说，串行化的目标是显着减少导体的数量。
首先，单个串行通信线路通常需要两个物理导体，因为许多串行接口（例如RS-485和USB）使用差分信号。此外，吞吐量和接口复杂性之间的最佳平衡可能需要多个串行通道。例如，在下面图 4 的框图中，根据TI SN65LVDS95 LVDS串行器的数据表，21 位并行数据被转换为三个独立的串行输出流。
如果串行器以特定频率接收并行字，则它必须增加输出比特率以使输出字速率与输入字速率相匹配。由于串行传输比并行传输更适合高比特频率，因此串行化不需要降低吞吐量。如上图所示，可以使用锁相环（PLL）根据并串转换中实现的压缩因子来倍增输入时钟。
与任何数字通信接口一样，SerDes 需要一些同步机制来确保接收器知道如何采样和解析传入的逻辑电平。一些系统（包括上图中所示的系统）会随数据一起发送时钟信号。
解串器还可以从传入的串行比特流中获取同步：PLL 可以锁定比特流并产生采样时钟。然而，如果输入信号的转换密度不足，PLL 将发生漂移。例如，传感器信号可能在正电源轨处饱和，并被数字化并串行化为一长串逻辑高位。为了防止与低转换密度相关的问题，您可以将 SerDes 系统与标准（例如 8b/10b）或自制编码方案结合起来。
将并行数据作为串行数据传输为您提供了物理传输选项，否则这是不可行的。即使所有信号都位于同一 PCB 上并且所有内容都使用普通走线进行布线，串行化也可以极大地简化电路板布局。如果您要在电路板之间、模块之间、模块之间或系统之间传输数据，您可能更喜欢使用同轴电缆或光纤链路。如果您有序列化数据，您就可以从普通电线升级到同轴电缆或光纤。
SerDes 已成为数字电子产品不可或缺的一部分。使用并行传输无法类似地实现视频接口、电信互连和各种其他应用所需的极高数据速率。
11月09日-10日将在上海举办一期SerDes课程，本期短期课程旨在通过提供 SerDes 空间所需的系统级和电路级概念来弥补这些差距。课程将从传统的模拟架构开始，逐步发展到今天基于 DSP 的均衡和定时恢复。本课程从传统的模拟混合信号 SerDes 架构开始，该架构如今仍适用于 UCI、HBM 和 XSR 解决方案。之后，我们将转向 ADC-DSP 解决方案。
--点击图片即转至课程页面
今天小编带来了：ISSCC2023套餐，里面有文章、Short Course、PPT、Tutorial等，同学可以拿回去自己学习研究。
1、深入理解SerDes（Serializer-Deserializer）之一
2、深入理解SerDes（Serializer-Deserializer）之二
3、科普：深入理解SerDes（Serializer-Deserializer）之三
4、资深工程师的ESD设计经验分享
5、干货分享，ESD防护方法及设计要点！
6、科普来了，一篇看懂ESD（静电保护）原理和设计！
7、锁相环(PLL)基本原理 及常见构建模块
8、当锁相环无法锁定时，该怎么处理的呢？
9、高性能FPGA中的高速SERDES接口
10、什么是毫米波技术？它与其他低频技术相比有何特点？
11、如何根据数据表规格算出锁相环（PLL）中的相位噪声
12、了解模数转换器（ADC）：解密分辨率和采样率
13、究竟什么是锁相环（PLL）
14、如何模拟一个锁相环
15、了解锁相环（PLL）瞬态响应
16、如何优化锁相环（PLL）的瞬态响应
17、如何设计和仿真一个优化的锁相环
18、锁相环（PLL） 倍频：瞬态响应和频率合成
19、了解SAR ADC
20、了解 Delta-Sigma ADC
21、什么是数字 IC 设计？
22、什么是模拟 IC 设计？
23、什么是射频集成电路设计？
24、学习射频设计：选择合适的射频收发器 IC
25、连续时间 Sigma-Delta ADC：“无混叠”ADC
26、了解电压基准 IC 的噪声性能
27、数字还是模拟？I和Q的合并和分离应该怎么做？
28、良好通信链路性能的要求：IQ 调制和解调
29、如何为系统仿真建模数据转换器？
30、干货！CMOS射频集成电路设计经典讲义（Prof. Thomas Lee）
31、使用有效位数 (ENOB) 对 ADC 进行建模
32、以太网供电 (PoE) 的保护建议
33、保护高速接口的设计技巧
34、保护低速接口和电源电路设计技巧
35、使用互调多项式和有效位数对 ADC 进行建模
36、向 ADC 模型和 DAC 建模添加低通滤波器
37、揭秘芯片的内部设计原理和结构
38、Delta-Sigma ADCs中的噪声简介（一）
39、Delta-Sigma ADCs中的噪声简介（二）
40、Delta-Sigma ADCs 中的噪声简介（三）
41、了解Delta-Sigma ADCs 中的有效噪声带宽（一）
42、了解Delta-Sigma ADCs 中的有效噪声带宽（二）
43、放大器噪声对 Delta-Sigma ADCs 的影响（一）
44、放大器噪声对 Delta-Sigma ADCs 的影响（二）
45、参考电压噪声如何影响 Delta Sigma ADCs
46、如何在高分辨率Delta-Sigma ADCs电路中降低参考噪声
47、时钟信号如何影响精密ADC
48、了解电源噪声如何影响 Delta-Sigma ADCs
49、运算放大器简介和特性
50、使用 Delta-Sigma ADCs 降低电源噪声的影响
51、如何设计带有运算放大器的精密电流泵
52、锁定放大器的基本原理
53、了解锁定放大器的类型和相关的噪声源
54、用于降低差分 ADC 驱动器谐波失真的 PCB 布局技术
55、干货！《实用的RFIC技术》课程讲义
56、如何在您的下一个 PCB 设计中消除反射噪声
57、硅谷“八叛徒”与仙童半导体（Fairchild）的故事!
58、帮助你了解 SerDes！
1、免费公开课：ISCAS 2015 ：The Future of Radios_ Behzad Razavi
2、免费公开课：从 5 微米到 5 纳米的模拟 CMOS（Willy Sansen）
3、免费公开课：变革性射频毫米波电路（Harish Krishnaswamy）
4、免费公开课：ESSCIRC2019-讲座-Low-Power SAR ADCs
5、免费公开课：ESSCIRC2019-讲座-超低功耗接收器（Ultra-Low-Power Receivers）
6、免费公开课：CICC2019-基于 ADC 的有线收发器（Yohan Frans Xilinx）
7、免费公开课：ESSCIRC 2019-有线与数据转换器应用中的抖动
8、免费公开课：ISSCC2021 -锁相环简介-Behzad Razavi
9、免费公开课：ISSCC2020-DC-DC 转换器的模拟构建块
10、免费公开课：ISSCC2020-小数N分频数字锁相环设计
11、免费公开课：ISSCC2020-无线收发器电路和架构的基础知识（从 2G 到 5G）
12、免费公开课：ISSCC2020-从原理到应用的集成变压器基础
13、免费公开课：ISSCC2021-射频和毫米波功率放大器设计的基础
14、免费公开课：ISSCC 2022-高速/高性能数据转换器系列1（Prof. Boris Murmann）
15、免费公开课：ISSCC 2022-高速/高性能数据转换器系列2（Dr. Gabriele Manganaro）
16、免费公开课：ISSCC 2022-高速/高性能数据转换器系列3（Prof. Pieter Harpe）
17、免费公开课：ISSCC 2022-高速/高性能数据转换器系列4（Prof. Nan Sun）
点击下方“公众号”，关注更多精彩
半导体人才招聘服务平台
