安森美半导体新一代PCIe方案

网络/无线/云计算、数字消费、自动测试设备(ATE)/工业等应用市场的不断发展令时钟技术在性能和灵活性的结合越趋重要，而且越来越多的应用要求实时时钟在宽温度范围内有极高的计时精度。安森美半导体(ON Semiconductor)为满足市场对更高时钟精度的需求，不断开发和拓展完整时钟解决方案，降低时间抖动和相位噪声，同时使系统设计更加简单易行。

不同应用市场对时钟方案的需求
不同应用市场对时钟方案的需求各有特点。例如，网络、无线和云计算领域需要低于1ps的抖动及低相位噪声，采用晶体振荡器(XO)或压控晶体振荡器(VCXO)，并且在网络/无线基站时钟中集成更高的灵活性及更多的功能。数字消费领域则需要具有专用时钟合成、压控晶体振荡器、可编程能力（系统设计灵活性）、多PLL可配置频率、扩频有源降低电磁干扰(EMI)，以及快速提供样品和上市，还需要降低成本。ATE和工业领域需要高速精密时钟及数据管理器件。

PCIe接口的应用优势及行业普及趋势
作为一种重要的总线接口技术，外围组件快速互连(PCIe)具有很多优势，如在带宽、模块化及多内核器件方面提供更高性能，采用标准独特连接时可以优化成本及可靠性等。在PCIe应用渐趋普及的今天，越来越多的存储设备已经开始从SATA接口转向PCIe，固态硬盘(SSD)存储器也开始转向PCIe；NEC家庭网关(HGW)自2010年开始使用PCIe；某些机顶盒芯片组（消费类）参考设计在2010年加入PCIe接口；不同架构的数据中心在大幅增加高速PCIe的使用方面发挥了关键作用。我们看到，PCIe在PC/图形/工作站、服务器和存储、数据通信、嵌入式/企业、消费、SSD存储等行业日渐普及。

图1：安森美半导体完整时钟方案

正是为了配合时钟市场及时钟生成技术的应用趋势，安森美半导体凭借先进的半导体工艺和模拟技术专长，提供完整的时钟方案（图1）。这些产品可以在系统中提供犹如心脏有规律跳动的准确频率，在实现更高性能的同时简化系统复杂度，实现精确的系统同步。

安森美半导体用于服务器系统的PCIe时序产品和方案
以服务器技术的变迁为例，首先可以看到其三个变化方向：关键任务/数据分析（大数据）、企业和超大规模。其次，企业服务器市场将继续繁荣发展，用于低交易量、高计算工作负荷的服务器市场不断扩大，并逐步采用内部部署(On-premise) 、云计算、虚拟化、数据库等。第三，网络级数据中心演进带来了新商机，高交易量、低计算工作负荷不断增加；Web 2.0数据中心、视频传送、用户鉴别持续得到采用。安森美半导体用于服务器系统的时序产品如图2所示。

图2：安森美半导体用于服务器系统的时序产品

安森美半导体PCIe时钟方案具有一些共同特性和优势，包括带单路、双路及四路输出的PCIe时钟合成器；带1:6、1:8、1:10及1:21扇出的PCIe缓冲器；提供用于1、2、6、8、10及21通道应用的方案；具有超低歪曲率(skew) ；传播延迟变化小（多达21路输出）；抖动符合PCIe第1代、第2代及第3代规范；直接器件接口省去外部端子元件，减少物料单(BOM) 。

1)NB3N3002
NB3N3002是一款3.3 V晶体至单高速电流驱动逻辑(HCSL) 合成器，特性包括：频率25 MHz、100 MHz、125 MHz和200 MHz；HCSL差分输出；支持PCI-Express和以太网需求；使用25MHz基本并联谐振晶体；3.3 V电源；无需外部环路滤波器；引脚兼容无扩频ICS557-01、5V41064、5V41234。此外还有NB3N5573 3.3 V晶体至双高速电流驱动逻辑 (HCSL)合成器。图3是NB3N3002的简化框图。

图3：NB3N3002以100 MHz驱动NB3N106K/108K/111K扇出缓冲器
符合PCIe 1,2,3抖动及相位噪声规范。

2)NB3N51034、NB3N51044和NB3N51054
这些都是新推出的产品，特性包括：采用25 MHz基本模式并联谐振晶体；掉电模式；不需要外部环路滤波器；四个低歪曲率HCSL输出；OE三态输出；扩频选择为-0.5％、-1.0％、-1.5％和无扩频；PCI Express Gen 1、2、3抖动要求；引脚兼容IDT557-05、5V41236、5V40166。

在100MHz条件下，NB3N51034与竞争对手(PCIe Gen3) 相比，其均方根(RMS)抖动仅为0.41ps (12 kHz~20 MHz)，而竞争对手为65 ps (12 kHz~20 MHz)，见图4。

图4：安森美半导体NB3N51034均方根抖动性能明显优于竞争器件

另一款是NB3N51044 3.3 V四输出HCSL/LVDS合成器，带单独输出启用 (OE)，增加了LVCMOS/LVTTL输入，支持四个100 MHz (PCIe)或125 MHz (sRIO) HCSL输出；FSEL引脚可在100 MHz/125 MHz之间切换；PLL旁路模式；每个输出三态输出单独OE；引脚兼容IDT841604A。

还有一款新产品是NB3N51054 3.3 V、1:4 HCSL/LVDS合成器。