Apa itu SerDes (serializer/deserializer)?
SerDes, atau serializer/deserializer, adalah sebuah IC (integrated circuit) atau transceiver yang mengonversi data paralel menjadi serial dan sebaliknya. Bagian pengirim berfungsi sebagai konverter dari paralel ke serial, sedangkan bagian penerima mengubah data serial kembali ke bentuk paralel. Sebagian besar perangkat SerDes mendukung operasi full-duplex, yang berarti konversi data bisa terjadi dalam kedua arah secara bersamaan.
Chip SerDes memfasilitasi transmisi data antara dua titik dengan mengubah data paralel menjadi aliran serial sebelum dikirim, lalu mengubahnya kembali menjadi data paralel di titik tujuan. Proses ini mengurangi jumlah jalur data yang diperlukan untuk transmisi serta jumlah pin atau kabel yang dibutuhkan. Selain itu, metode ini membantu mengatasi masalah yang sering muncul dalam transmisi data paralel, seperti konsumsi daya yang lebih besar, kerentanan terhadap gangguan elektromagnetik, dan potensi kesalahan timing akibat skew clock.
Dasar-dasar desain SerDes
Sebuah IC bisa berisi beberapa perangkat SerDes, dan satu perangkat SerDes bisa memiliki beberapa jalur (lane), di mana setiap lane menangani lalu lintas input dan output untuk satu antarmuka serial. Umumnya, perangkat SerDes memiliki dua blok fungsional utama:
- Parallel In Serial Out (PISO). PISO adalah konverter dari paralel ke serial (serializer). Blok ini menerima input data paralel dari sistem lokal, mengubahnya menjadi data serial, dan mengirimkannya melalui saluran transmisi serial seperti kabel koaksial atau kabel twisted-pair. Saat melakukan serialisasi data, PISO menggunakan input dari clock referensi sebagai bagian dari proses encoding untuk meminimalkan masalah timing yang umum terjadi pada transmisi paralel.
- Serial In Parallel Out (SIPO). SIPO adalah konverter dari serial ke paralel (deserializer). Blok ini menerima input data serial, mengubahnya kembali menjadi data paralel, lalu mengirimkan data dalam bentuk paralel ke antarmuka bus paralel yang terhubung ke IC lain, seperti system-on-chip, field-programmable gate array (FPGA), atau application-specific integrated circuit (ASIC).
Arsitektur SerDes
SerDes memiliki beberapa arsitektur yang umum digunakan oleh produsen chip, tergantung pada cara penggunaannya, jumlah lane yang dimilikinya, dan kecepatan yang didukung. Berikut adalah empat arsitektur utama dalam desain SerDes:
- Parallel clock. SerDes menggabungkan sinyal alamat, kontrol, dan data paralel. Output serial akan memiliki sinyal clock tambahan yang digunakan untuk mendeserialisasi data.
- Embedded clock. SerDes menggabungkan sinyal clock referensi dengan data paralel ke dalam satu aliran serial. Dua bit clock disisipkan ke dalam stream pada setiap siklus untuk membentuk frame di sekitar setiap bitstream.
- 8b/10b. SerDes mengonversi setiap byte dari input data paralel menjadi simbol 10-bit (8 bit data plus 2 bit tambahan) dan menyisipkannya ke dalam aliran serial. Skema encoding ini menjaga keseimbangan DC dalam saluran transmisi serial dengan membatasi perbedaan jumlah 0 dan 1 yang berturut-turut.
- Bit interleaved. SerDes menggunakan teknik multiplexing untuk menggabungkan beberapa aliran serial yang lebih lambat menjadi satu aliran yang lebih cepat dengan cara menyisipkan bit dari masing-masing aliran input.
Penggunaan SerDes
Chip SerDes digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk Gigabit Ethernet, router jaringan nirkabel, sistem komunikasi serat optik, sistem penyimpanan, komponen otomotif, dan banyak lagi. Saat ini, banyak perangkat SerDes yang beroperasi dengan kecepatan lebih dari 100 Gbps, dan kecepatan yang lebih tinggi terus dikembangkan di masa depan.