核芯互联CLRDU32 USB Redriver芯片的全功能测试报告

　　HEXINHULIAN | 核芯互联CLRDU32 USB 3.2 x2 10Gbps Linear Redriver全功能测试报告

　　[摘要]本文基于 CLRDU32 芯片的全功能实测数据，从电气参数、眼图裕量、温度特性、通道一致性、系统兼容性等维度进行系统呈现。测试结果表明，CLRDU32 在 EQ 高频补偿能力、长通道眼图裕量及温度稳定性方面表现突出，为 USB-C 高速信号完整性设计提供了高性能国产化方案。

　　一、产品概述与架构定位

　　CLRDU32 是核芯互联(HEXINHULIAN)推出的面向 USB-C 应用的双通道 10Gbps USB 3.2 x2 Linear Redriver，支持高达 20Gbps 的总数据吞吐量(10Gbps x 2)和超过 22dB 的 EQ 补偿。器件部署于 Host 与 USB-C Receptacle 之间，对 PCB 走线、连接器及线缆引入的码间干扰(ISI)进行自适应补偿，以恢复信号完整性并扩展通道 Reach。

　　CLRDU32 核心规格

数据速率支持	USB 3.2 Gen2 (10Gbps) / Gen1 (5Gbps)，x2 双通道
工作模式	Linear Redriver（默认）/ Limited Redriver（可配置）
RX EQ 配置	16 级 Fixed EQ + EN_HF 高频独立增强
TX 驱动能力	4 级 Linear 输出 + 4 级 De-emphasis + 4 级 Preshoot
控制接口	I2C (1.8V/3.3V) + Pin-Strap 双模式
供电	单电源 3.3V (3.0V~3.6V)
工作温度	-40C ~ +100C（全温域验证）
封装	WQFN-40 (6mm x 4mm)

 

　　CLRDU32 在 EQ 架构上引入了EN_HF(High Frequency Boost)独立使能控制，可在标准 16 级 CTLE EQ 基础上额外叠加 5GHz 高频增益，显著改善长通道(>15inch FR4)条件下高频分量的衰减问题。相比传统固定 EQ 架构，这种"分层均衡"设计在应对高损耗通道时具备更强的信号恢复能力。

　　二、电气参数测试

　　依据 USB 3.2 规范，对 CLRDU32 进行系统级电气参数测试。测试条件：VCC=3.3V，TA=25C，85 Ohm 差分阻抗环境，除非另有说明。

　　2.1 电源功耗特性

Active Power (双口)	10Gbps, PRBS7, LINR_L3	759 mW
U2/U3 State	EN=H, SLP_S0#=L	6.6 mW
Disconnect Power	EN=H, No Connection	3.3 mW
Disabled Power	EN=L	0.13 mW
参数	测试条件	实测值

　　Active 功耗 759mW 源于更强的 CTLE 高频 Boost 电路及更宽的 Linear 动态范围设计;Low-Power 状态下处于 mW 量级，满足笔记本/移动设备续航要求。Disconnected 状态仅 3.3mW，Disabled 状态低至 0.13mW。

　　2.2 RX 接收端参数

RLrx-diff (低频)	0.05~1.25GHz @ 85O	-15.4 dB
RLrx-diff (5GHz)	5GHz @ 85O	-11 dB
RLrx-cm	0.05~5GHz	-7.9 dB
Zrx-diff-dc	GEN2 Detected	81 O
CRX AC Coupling	External Required	330 nF
参数	测试条件	实测值

　　Zrx-diff-dc = 81O 位于 USB 3.2 规范 85O+-15O 的中心偏内位置，有利于减少反射并提升互操作性。回波损耗参数满足规范要求。

　　2.3 TX 发送端参数

Vtx-diff-pp	EQ15, VID=1Vpp, LINR_L3	1150 mVpp
Tr/Tf (20%-80%)	Diff. Output	44 ps
Ztx-diff-dc	DC Differential	81 O
RLtx-diff	0.05~1.25GHz	-16 dB
VTX-CM-AC-PP	Active, Max Mismatch	41 mVpp
ITX-SHORT	TX shorted to GND	25.9 mA
CTX AC Coupling	External Required	220 nF
参数	测试条件	实测值

　　ITX-SHORT = 25.9mA，在输出短路保护场景下功耗低、热安全性优。Vtx-diff-pp 1150mVpp、Tr/Tf 44ps 均处于 USB 3.2 规范的理想区间。

　　2.4 Deterministic Jitter (DJ)

 

tTX_DJ (SSTX1 to CTX1)	12.5in+2.5in, PRBS7	0.10 UI
tTX_DJ (SSTX2 to CTX2)	12.5in+2.5in, PRBS7	0.13 UI
参数	测试条件	实测值

　　DJ 测试条件：12.5-inch 前置通道(SDD21=-11.2dB)+ 2.5-inch 后置通道(SDD21=-1.8dB)，PRBS7 码型，10Gbps。双通道DJ 均 < 0.15UI，裕量充足。

　　2.5 回波损耗与阻抗实测

　　下图展示 CLRDU32四通道(CH0~CH3)的 RX 差分回波损耗实测结果。0.05~1.25GHz 频段内所有通道优于 -15dB;5GHz 频点典型值约 -11dB，满足 USB 3.2 规范。

　　图 1 | RX Differential Return Loss (CH0~CH3)

　　图 2 | RX Return Loss 规格汇总

　　图 3 | Zrx-diff-dc (81O)

　　图 4 | Ztx-diff-dc (81O)

　　三、眼图测试与 EQ 优势分析

　　[核心亮点]眼图是评估 Redriver 信号恢复能力的最直观手段。本章通过 CLRDU32 与 TUSB1104 在相同通道条件下的眼图横向对比，量化验证 CLRDU32 在 EQ 高频补偿能力上的显著优势。CLRDU32 的 CTLE + EN_HF 分层均衡架构可在 5GHz 额外叠加 3~5dB 高频增益，而 TUSB1104 仅提供固定 16 级 EQ(5GHz Max 12dB)，缺乏独立高频控制。

　　3.1 四通道一致性 (25C, 15inch, 10Gbps)

　　15inch FR4 输入(~15dB@5GHz)+ 2.5inch FR4 输出，EQ=8, EN_HF=1, VID=1Vpp, PRBS15。

Eye Height (mV)	696	632	613	619
Eye Width (ps)	78.5	80.5	77.3	78.5
通道	CH0	CH1	CH2	CH3

　　Eye Height 差异约 13.5%，Eye Width 差异约 4.2%，四通道一致性良好。

　　图 5 | 四通道一致性眼图 (15inch, EQ=8, EN_HF=1)

　　3.2 CLRDU32 温度特性 (15inch, 10Gbps)

+100C	CH0	391	73.8
+25C	CH0	696	78.5
-40C	CH0	750	81.2
温度	通道	Eye Height (mV)	Eye Width (ps)

图 6 | +25C 眼图 (EQ=8, EN_HF=1)

　　图 7 | +100C 眼图

　　分析：+100C 下 Eye Height 仍 > 370mV，-40C 下高达 750mV，全温域裕量充足。

　　3.3 CLRDU32 vs TUSB1104 眼图横向对比

　　相同测试条件：15inch FR4 输入(~15dB@5GHz)，2.5inch FR4 输出，10Gbps PRBS15，VID=1Vpp。CLRDU32: EQ=8, EN_HF=1;TUSB1104: EQ=11(Pin Mode 最大设置)。

　　关键发现：TUSB1104 在 15inch 通道、EQ=11 条件下，常温眼图尚可;但 +100C 高温下眼图裕量急剧收缩，Eye Height 降至约 250mV 以下，裕量十分紧张。CLRDU32 在相同条件下，常温 Eye Height 达 696mV，+100C 仍保持 >370mV，高温裕量优势超过 50%。

　　常温 (+25C) 对比

　　CLRDU32 (EQ=8, EN_HF=1)

　　Eye H: 696mV

　　Eye W: 78.5ps TUSB1104 (EQ=11, Max)

　　眼图裕量明显较小

　　高温 (+100C) 对比 CLRDU32 (EQ=8, EN_HF=1)

　　Eye H: ~391mV

　　Eye W: ~73.8ps

　　裕量充足TUSB1104 (EQ=11, Max)

　　眼图裕量紧张，近乎闭合 低温 (-40C) 对比 CLRDU32 (EQ=8, EN_HF=1)

　　Eye H: ~750mV

　　Eye W: ~81ps

　　裕量极佳TUSB1104 (EQ=11, Max)

　　眼图表现一般 EQ 技术优势分析

　　CLRDU32 采用 CTLE + 独立 EN_HF 高频 Boost 设计，相比固定 EQ 架构具备四大优势：

　　1.高频补偿更强：EN_HF=1 时 5GHz 额外 Boost 3~5dB，显著改善长通道高频衰减

　　2.配置更灵活：CTLE 与 HF Boost 可独立调节，适配不同损耗斜率通道

　　3.温度稳定性更好：EN_HF 电路含温度补偿，高温下增益衰减更小

　　4.超频潜力更大：可稳定工作在 12Gbps，超出 USB 3.2 规格 20%

　　3.4 长通道 20inch 测试 (损耗 ~19dB@5GHz)

　　20inch FR4 通道在 5GHz 处损耗约 19dB，已接近 USB 3.2 Redriver 的典型设计极限。CLRDU32 使用 EQ=A (Level 10), EN_HF=1。

+100C	CH0	252	65.8
-40C	CH0	683	74.1
温度	通道	Eye Height (mV)	Eye Width (ps)

　　图 8 | 20inch 常温眼图

　　图 9 | 20inch +100C 眼图分析：20inch 极限通道下，+100C 仍保持 Eye Height > 230mV，验证了 EN_HF 高频 Boost 在极限条件下的有效性。TUSB1104 在 20inch 条件下(EQ=11)高温眼图已基本闭合。 3.5 12Gbps 超频工作能力验证 得益于更强的 EQ 高频补偿能力，CLRDU32 可稳定工作在 12Gbps(超出 USB 3.2 Gen2 10Gbps 规格 20%)，为下一代高速接口预留性能 Headroom。

　　图 10 | 12Gbps 15inch (EQ=8)

　　图 11 | 12Gbps 20inch (EQ=C)技术意义：12Gbps 超频能力表明 CLRDU32 的模拟前端带宽和 EQ 增益裕量远超 10Gbps 设计要求，意味着：标准 10Gbps 应用具备更大设计裕量;可无缝适配 USB4/Thunderbolt 降速兼容模式;为后续 20Gbps/通道演进奠定架构基础。 3.6 I2C Mode vs Pin-Strap Mode 一致性

　　图 12 | I2C vs Pin Mode 15inch

　　图 13 | I2C vs Pin Mode 20inch 四、BERT 误码测试与系统级验证 4.1 长通道 BERT 回环误码测试 使用 Anritsu MP1900A BERT，拓扑：BERT TX - 17.5inch FR4 - CLRDU32 RX - CLRDU32 TX - 7.5inch FR4 - BERT RX。测试结果：BERT 回环误码率BER < 10^-12(PRBS15，10Gbps，总测试比特数 > 10^15)，25inch 总通道零误码传输。

　　图 14 | BERT 回环测试眼图 (17.5inch + 7.5inch)


4.2 USB 3.2 Gen2 Link 速度测试


PC (USB 3.2 Gen2 Port) - 1.5m Cable - CLRDU32 EVM - 0.5m Cable - USB 3.2 Gen2 SSD，CrystalDiskMark 实测。


测试结果：顺序读/写均达满速(~1000MB/s)，与 SSD 直连 PC 基准速率无显著差异，验证了透明传输能力。

　　图 15 | USB 3.2 Gen2 SSD 速度测试



4.3 USB 3.2 Gen1 (5Gbps) 向下兼容

　　图 16 | CLRDU32 5Gbps & 10Gbps 眼图对比 (5inch, CH0)

　　五、测试结论与竞争优势总结

　　基于芯片的全面实测数据，CLRDU32 在电气参数、眼图质量、温度特性、系统兼容性等维度均展现出优异表现。尤其在 EQ 高频补偿能力和长通道信号恢复方面，凭借创新的 CTLE + EN_HF 分层均衡架构，实现了显著的技术差异化优势。 CLRDU32 核心竞争优势

EQ 架构	16 级 CTLE + EN_HF 独立高频 Boost	16 级固定 EQ (5GHz Max 12dB)
15inch 高温眼图	Eye H > 370mV, Eye W > 73ps	Eye H < 250mV, 裕量紧张
20inch 极限通道	可打开眼图 (EQ=A, EN_HF=1)	高温眼图近乎闭合
超频能力	支持 12Gbps 稳定工作	仅支持 10Gbps 规格速率
温度范围	-40C ~ +100C 全温域验证	0C ~ +70C (商业级)
Z 阻抗	81O (更接近 85O 标称值)	90O
短路保护电流	25.9mA (低功耗/更安全)	60mA
对比维度	CLRDU32	TUSB1104

目标应用市场

　　笔记本 & 台式机

　　USB-C 端口信号调理

　　扩展坞 & 集线器

　　多端口高速信号分配

　　数据存储

　　外置 SSD / 硬盘盒

　　显示 & VR 设备

　　DP Alt Mode 兼容

　　关于核芯互联 (HEXINHULIAN)

　　核芯互联科技是一家专注于高速模拟和混合信号芯片设计的国产半导体企业。核心团队拥有超过 15 年的高速 SerDes、USB、PCIe、HDMI 等接口芯片设计经验，致力于为客户提供高性能、高可靠性的信号链解决方案。CLRDU32 是核芯互联 USB Redriver 产品系列的首发器件，后续还将推出支持 USB4/Thunderbolt 的更高速率产品，持续助力中国高速接口芯片的国产替代进程。

　　免责声明：本文测试数据基于核芯互联 CLRDU32 工程样片在特定测试条件下的实测结果，仅供参考。实际产品性能可能因生产批次、测试环境等因素存在差异。TUSB1104 数据来源于 TI 官方 Datasheet (ZHCSMM5A, Rev. 2024)。本文不构成对任何第三方产品的评价或推荐。