CD-FiLM：一种对比掩码解码器，采用逐特征线性调制技术，用于高速发射机的功率-信号完整性联合分析

《IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems》：CD-FiLM: Contrastive Masked Decoder With Feature-Wise Linear Modulation for Power–Signal Integrity Co-Analysis of High-Speed Transmitters

　　

摘要：

高速串行链路在高性能系统的数据传输中至关重要，随着数据传输速率的提高，对发射机（TX）的性能要求也更加严格。在高度非线性的发射机中保持信号和功率完整性（SI/PI）是非常重要的，尤其是当电源电压水平降低时，发射机对电源噪声（PSN）的敏感性会增强。PSN与输入信号通过耦合路径的相互作用进一步复杂化了发射机的SI-PI联合分析。在这项工作中，我们提出了一种基于物理原理的发射机模型——一种具有特征级线性调制的对比掩码解码器（CD-FiLM），用于高速发射机的SI-PI联合分析。我们发现，在相同的电路状态下，电路的输入和输出特征对应于不同的模式。通过将对比学习纳入监督学习框架，CD-FiLM使输入和输出对齐到相同的电路状态空间，从而增强了特征表示的鲁棒性，提高了噪声输出信号预测的准确性。我们设计了一个有效的特征融合模块，通过用电路参数调制输入信号和PSN信号来捕捉信号和电路之间的相互作用，形成全面的电路状态表示。为了高效捕捉高度非线性发射机输出信号中的时间依赖性，我们使用掩码数据建模（MDM）对长序列信号进行结构学习，并采用掩码解码器实现高效的并行解码。实验结果表明，CD-FiLM能够高效地分析高达数百GHz的高速链路中的发射机，产生的眼图平均相对误差为0.10%–2.24%，并且速度提高了100倍。

引言

当今的高性能系统依赖于强大的互连能力，以满足数据中心和人工智能（AI）等应用的大规模数据传输需求[1]、[2]。随着基于芯片组的架构[3]、[4]的日益普及，高速串行链路已成为实现高效、低延迟数据传输的关键。这些串行链路通常包括发射机（TX）、传输通道（传输线）和接收机（RX）[3]。随着数据传输速率的指数级增长，这些链路的性能和可靠性对于维持高性能系统的整体效率和稳定性至关重要[5]。改进高速串行链路的设计和分析对于满足这些应用日益严格的要求至关重要。