고속 집적회로에서 신호 무결성 문제는 어떻게 발생하나요?
안녕하세용!
배선 간 간섭이나 임피던스 불일치 등 다양한 요인들이 고속 디지털 회로 성능에 영향을 준다고 하는데, 이러한 문제가 실제 회로 설계에서는 어떤 오류를 유발하게 되나요?
안녕하세요 김상엽 전문가입니다.
고속 집적회로에서는 신호가 매우 빠르기 때문에 배선 자체가 단순 연결로 동작하는게 아니고 전송선로 처럼 작동합니다
(전송 선로는 전자기학에서 나오는 내용 중의 하나입니다)
전송 선로는 임피던스 매칭이 필요하고 이는 중요한 내용의 일부입니다
임피던스가 맞지 않으면 신호가 끝단에서 반사되어 파형이 일그러지고, 기준 전압을 안정적으로 넘지 못해 수신받는 신호가 잘못 판단하게 됩니다.
(임피던스가 매칭되면 안되는 이유 : 신호 반사의 왜곡 또는 신호 손실)
또 배선 간 간격이 좁으면 인접 신호의 전자기장이 서로 영향을 주어 원치 않는 전압이 유도되는데, 이런 간섭은 타이밍 지연이나 순간적인 오동작을 유발합니다. 실제 회로에서는 신호 지연 불균형, 클록 흔들림, 데이터 오류처럼 원인을 찾기 어려운 문제가 나타나기 때문에, 설계 단계에서 배선 길이 관리와 임피던스 정합, 접지와 전원 안정화가 매우 중요합니다.1명 평가안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
고속 회로를 다루시다 보면 신호가 제때 도착하지 않는 문제가 가장 먼저 나타날겁니다.
보통 임피던스 불일치로 반사가 생길 경우 신호가 찌그러지면서 0과 1의 경계가 모호해지는 현상이 발생하거든요. 그 결과로 타이밍에서 에러가 생기고, 오동작이 생기거나, 간헐적으로는 리셋이 되는 문제가 발생할 수 있습니다.
특히 클록 신호에서 이런 현상이 발생하면 전체 시스템이 불안정해지기 때문에 조심하셔야 합니다.
1명 평가안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
고속 회로에서 신호 무결성은 임피던스 불일치로 인한 반사와 배선 간 간섭인 크로스토크 때문에 발생합니다. 그리고 이는 신호의 형태를 왜곡시켜서 글리치 같은 심각한 오류를 유발합니다. 이러한 왜곡은 데이터의 타이밍을 흔들어 지터를 만들고 결국 시스템이 논리 상태를 잘못 판단하게 하여 데이터 손실을 일으키기도 해요. 특히 전원 노이즈와 결합하면 그라운드 바운스 현상이 나타나 회로 전체의 안정성을 크게 해칠 수 있으니 주의가 필요합니다.
1명 평가안녕하세요.
제 생각에는 고속 집적회로에서 신호 무결성 문제는 신호를 이상적인 0과 1로 가정하는 순간부터 발생한다고 생각합니다.
배선 간에 간섭이나 임피던스가 불일치하는 경우 신호 가장자리를 찌그러뜨려서 다양한 오류를 유발하게 되거든요. 대표적으로 타이밍 지터나, 오검출, 메타안정성 같은 오류들이요. 특히 반사는 신호가 여러 번 튀어 다니면서 의도하지 않는 펄스나 노이즈를 만들 수 있게 됩니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
배선 간 간섭과 임피던스 불일치는 신호 반산 링잉 크로스토크를 유발해 신호 파형을 왜곡시킵니다 그 결과 타이밍 마진이 줄어들어 데이터 오류 클록 지터 증가 통신 불안정이 발생합니다 심한 경우 오동작 재부팅 EMI 문제로 규격을 통과하지 못하는 원인이 됩니다