XFI 和 SFI 接口系统设计

XFI(Ziffy音)和SFI是两个常见的10Gbps高速串行接口，都是连接ASIC芯片和光模块的电气接口。在传统光通信，数据交换机和服务器等上都可以找到些接口。两者之间有什么相似的地方？区别在哪里？我设计的系统接口是否满足标准要求？本博客将一一尝试介绍。

XFI和SFI的来源

XFI来源于XFP光模块标准的一部分，指的是连接ASIC芯片和XFP光模块的电气接口。XFP光模块标准定义于2002年左右，其内部的收和发方向都带有CDR电路。因此XFP模块尺寸比较大，功耗也比较大，这个对于需要多端口高密度的系统，比如数通交换机会是一个问题。为了解决这两个问题，2006年左右，SFP+光模块标准出来了，其内部没有CDR电路，相对于XFP模块，SFP+模块尺寸和功耗都变小了。对应SFP+的电气接口叫做SFI。

XFI接口先于SFI接口出现。电气特性上，由于SFP+模块内部没有CDR，可以预见SFI的电气特性要求会比XFI来的更严格一些，这个可以从接下来的介绍的眼图和抖动指标要求中可以清楚的看出来。

标准以及参考点

XFI接口的电气特性定义在INF-8077文档，SFI接口的电气特性定义在SFF8431文档。

对于电气特性要求，这两个标准都定义了A，B，C和D四个参考点。

A代表系统板上ASIC芯片高速信号输出，封装管脚的位置

B代表系统板电信号输出的位置，即来自A点的信号经过PCB走线以后到达光模块的电输入的位置

C代表系统板上接收来自光模块的电信号，信号输入的位置

D 代表系统板上ASIC芯片的高速信号输入，封装管脚的位置。即C点的信号经过PCB走线以后到达ASIC的电输入位置

图1：参考点位置

以XFI的INF-8077i文档所定义为例，上图可以看到A、B、C和D参考点的位置。

眼图和抖动指标

在上述两个标准文件里，对于每个参考点的输入信号幅度，抖动，和回损等等都有全部或者部分的定义。其中比较重要的指标是眼图模板和抖动要求，如下表格所示：

ASIC 发送端

 

光模块电接收

 

参考点

 

XFI(A)

 

SFI(A)

 

参考点

 

XFI(B)

 

SFI(B)

 

INF-8077i

 

SFF8431

 

INF-8077i

 

SFF8431

 

X1(UI)

 

0.15

 

-

 

X1

 

0.305UI

 

0.12UI

 

X2(UI)

 

0.4

 

-

 

X2

 

0.5UI

 

0.33UI

 

Y1(mV)

 

180

 

-

 

Y1

 

60mV

 

95mV

 

Y2(mV)

 

385

 

-

 

Y2

 

410mV

 

350mV

 

Jitter

 

0.3UI

 

-

 

Jitter

 

0.61UI

 

0.28UI

 

光模块电发送

 

ASIC 接收端

 

参考点

 

XFI(C)

 

SFI(C)

 

参考点

 

XFI(D)

 

SFI(D)

 

INF-8077

 

SFF8431

 

INF-8077

 

SFF8431

 

X1

 

0.17UI

 

0.35UI

 

X1

 

0.325UI

 

-

 

X2

 

0.42UI

 

0.5UI

 

X2

 

0.5UI

 

-

 

Y1

 

170mV

 

150Mv

 

Y1

 

55mV

 

-

 

Y2

 

425mV

 

425mV

 

Y2

 

525mV

 

-

 

Jitter

 

0.34UI

 

0.7UI

 

Jitter

 

0.65UI

 

-

 

其中X1和X2，Y1和Y2是如下归一化眼图模板中，标注眼宽和样高的参数

 图2：归一化眼图模板

A点和D点是系统板上的信号，这些是板内信号，做系统设计的时候，更需要关心的是B点和C点的信号，因为这两个地方是跟外部接口的位置。