Xilinx 7 系列器件提供了四类高速串行通信收发器，分别是 GTP、GTX、GTH 和 GTZ，支持 500Mbps 至 28.05 Gbps 传输速率，覆盖不同性能与成本需求。本文主要介绍 Xilinx 7 系列器件高速串行收发器概述、核心架构与时钟设计。

目录

1 Transceivers Overview 收发器概述

2 Transceivers Architecture 收发器架构

2.1 Transceivers Layout 收发器物理布局

2.2 Transceivers Channel 收发器单通道设计

3 Transceivers Clocking 收发器时钟设计

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（图片由 Nano Banano Pro 生成）

1 Transceivers Overview 收发器概述

        Xilinx 7 系列器件提供了四类高速串行通信收发器，分别是 GTP、GTX、GTH 和 GTZ，覆盖不同性能与成本需求。

• GTP：低成本低功耗，速率 < 6.6 Gbps，适合大批量、低功耗场景。
• GTX：中端主流，速率 < 12.5 Gbps，平衡性能与成本。
• GTH：高性能低功耗，速率 < 13.1 Gbps，适合高通道数、高带宽应用。
• GTZ：最高性能，速率 < 28.05 Gbps，适用于 100G/400G 网络、光传输等。

        其中 GTP 是 Artix-7 中用于高速串行通信的模块，支持 500 Mb/s 至 6.6 Gb/s 的传输速率，具有低功耗、高集成度的特点，支持多种通信协议（如 PCIe、SATA、SRIO、Interlaken、XAUI等），支持 8b/10b 编解码、64b/66b 编码、PRBS 生成与检测、时钟校正、通道绑定等功能。

2 Transceivers Architecture 收发器架构

        7 系列收发器以四通道（Quad Structure）形式组织，每个 Quad 包含 4 个发射器（TX）与 4 个接收器（RX）。锁相环（QPLL）置于收发器 Quad 内部，并且被设计为一个独立的功能块。

2.1 Transceivers Layout 收发器物理布局

        收发器 Quad 在芯片的一侧或两侧以列状形式排列：

• Artix-7：收发器位于芯片顶部和底部（采用引线键合封装芯片）
• Kintex-7：在同一列中混合布置收发器与普通 I/O
• Virtex-7：采用完整的收发器列

2.2 Transceivers Channel 收发器单通道设计

       7 系列 FPGA 收发器采用分层架构设计，分为物理媒体接入层（PMA）和物理编码子层（PCS）。PMA 负责模拟信号处理，包括差分输入/输出缓冲器、时钟数据恢复（CDR）、均衡器和时钟生成电路；PCS 则处理数字逻辑功能，如 8b/10b 编解码、通道绑定、时钟校正和齿轮箱（支持 64b/66b 编码）。

        每个 GTP 收发器通道（GTPE2_CHANNEL）独立包含发射器（TX）和接收器（RX），四个通道与一个共享的 GTPE2_COMMON 模块（集成两个环形振荡器PLL）构成一个 Quad。

3 Transceivers Clocking 收发器时钟设计

        7 系列器件支持两种时钟生成技术，分别是环形振荡器（Ring Oscillator）和 LC 谐振振荡器（LC Tank Oscillator）。

        Ring 振荡器用于实现灵活性，支持宽频率范围，缺点是高频时钟随机抖动差（10Gbps 时 Jitter 为 1-3ps rms RJ）。

        LC Tank 振荡器用于高性能场景，10Gbps 速率下 Jitter 为 300-600fs ms RJ，缺点是频率范围窄，且牺牲面积和集成度。

PLL 类型	GTP	GTX	GTH	GTZ
LC Tank 振荡器		√	√	√
Ring 振荡器	√	√	√

Artix-7 GTP 收发器：

• 每个 Quad 内部包含 2 个环形 PLL，可驱动任意通道的 TX/RX
• 无 LC Tank PLL

Virtex-7/Kintex-7 GTX/GTH 收发器

• 每通道对应 1 个专用环形 PLL，仅驱动对应通道的 TX/RX
• 每个 Quad 内部包含 1 个 LC Tank PLL，可驱动任意通道的 TX/RX

Virtex-7 GTZ 收发器

• 28Gbps 专用 PLL 架构
• 每个通道的 TX/RX 使用专用的 LC Tank PLL
• 每 8 个通道共享 2 个参考时钟