随着网络技术的发展和存储技术的增强,数据传输量越来越大,人们对通信带宽的要求也越来越高,数据带宽已经成为限制系统整体性能的一个重要瓶颈.在数据的传输过程中,串行和并行是一个基本的选择.并行传输可以同时传递同步信号,但这种方式需要更多的传输媒介和复杂的板级布线,并行信号间的耦合和干扰以及传输歪斜也制约了它的应用速度和传输距离.而高速串行数据传输时不必使用额外的同步信号,这在通信极其繁忙的情况下节约了系统的成本.串行通信在网络传输、背板连接和10接口等领域的应用非常广泛.随着工艺和设计能力的提高,串行数据传输的效能也被不断地增强,从20世纪90年代的每秒几十兆比特的传输能力到现在的几吉甚至几十吉比特级. 本论文工作,针对曙光5000高性能计算机设计了高速串行数据收发器(SERDES)的数字部分,数据传输速率达到2.5Gbps.首先,在结构设计方面,为了降低系统和时钟电路的设计难度以及降低功耗,收发器采用半速率时钟结构;同时,采用两个头信号检测模块及字对齐生成时钟的设计,降低了头检测模块的面积和功耗,省去了字对齐模块的设计.物理实现采用了SMICl8 1P6M工艺库,功耗约12.3mW,面积约为0.018mm<2>,由于该设计时钟频率较高,对高速时钟的布局布线进行了特殊考虑.最后,我们采取多种形式对该设计进行了验证,包括动态功能验证、静态时序验证、形式验证、电迁移与IR Drop分析和信号完整性验证等,三个阶段(行为级、网表级和布局布线后仿真)的动态仿真结果显示出我们所设计的高速串行数据收发器能够稳定工作在2.5Gbps,达到了设计目标.