고속 보드를 위한 직렬화 IC 옵션

Serializer IC는 컴퓨터 주변기기, 네트워킹 장비, 고화질 멀티미디어 및 기타 고속 디지털 시스템의 배경에서 조용히 작동하는 종종 간과되는 구성 요소 중 하나입니다. 보드의 다른 위치 사이에서 데이터를 빠르게 전송하는 것은 디지털 시스템 성능에 있어 중요하며, serializer IC 구성 요소는 고속으로 데이터를 이동하는 데 중요한 역할을 합니다.

고속 채널에서의 Serializer IC

고속 디지털 채널은 여러 형태를 취할 수 있지만, 가장 일반적인 형태는 SerDes 채널(직렬화/역직렬화)입니다. 이 채널에서 사용되는 구성 요소는 병렬 데이터 스트림을 더 적은 수의 채널로 압축하여 고속으로 실행합니다. SerDes 채널의 일반적인 형태는 송신 구성 요소(직렬화기)가 병렬 데이터 스트림을 단일 직렬 데이터 스트림으로 줄입니다. 일부 serializer IC는 입력 병렬 데이터 스트림을 더 적은 수의 병렬 채널로 줄입니다(아래 예시 참조).

장거리 링크의 채널 수를 줄이면 보드 공간을 절약하고, 크로스토크를 없애거나 줄일 수 있습니다. 이를 통해 더 긴 링크를 라우팅할 수 있으며, 채널 손실은 삽입 손실에 의해 지배됩니다. 수신단에서는 데이터를 수신하고 이퀄라이제이션으로 보상한 다음 출력 인터페이스에서 다시 병렬 데이터로 변환합니다.

SerDes 채널 개략도

고속 링크에 serializer IC를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 기본 사양이 있습니다.

• 입력 및 출력 인터페이스: 입력 데이터는 단일 엔드 신호(LVCMOS/LVTTL 등) 또는 차동 쌍(LVPECL 등)으로 이 구성 요소로 라우팅될 수 있습니다. 일반적인 출력 인터페이스는 LVDS입니다.
• 데이터 속도: 일부 serializer는 입력 중 하나를 조정하거나 외부 MCU를 사용하여 구성 가능한 데이터 속도를 가집니다.
• 클록 스타일: 시스템 클록은 고속 디지털 시스템에 이상적이지 않기 때문에, 소스 동기식 또는 내장 클록을 사용하여 시스템 전체에 클록 신호를 라우팅합니다.
• 채널 프리-엠퍼시스: 이는 serializer IC를 선택할 때 고려해야 할 중요한 점입니다. 송신단에서 프리-엠퍼시스를 적용하면 설계된 채널 손실을 극복하고 더 긴 링크를 제공합니다.
• 상승 시간: 출력 신호의 상승 시간은 채널 손실 및 분산을 모델링할 때 중요합니다. 이는 신호 대역폭을 결정하며, 무릎 주파수를 사용하여 계산할 수 있습니다.
• 입력 및 출력 채널: serializer는 많은 수의 병렬 채널을 더 적은 수의 직렬 채널로 압축한다는 것을 기억하세요. 입력 및 출력 채널의 수를 확인하세요.

위의 사양은 채널의 수신기(디시리얼라이저) 끝에서도 중요합니다. 더 고급 SerDes 송수신기는 하프 듀플렉스 또는 풀 듀플렉스 통신을 사용하는 다중 레벨 신호를 사용합니다. 그러나, 단순한 시리얼라이저 IC는 높은 데이터 전송률을 제공하며 특히 고속 네트워킹과 고화질 비디오에서 여전히 많은 시스템에서 자리잡고 있습니다.

고속 시리얼라이저 IC 옵션

아래에 표시된 구성 요소들은 더 애플리케이션 특화되어 있지만, 일반적인 용도에 가까운 시리얼라이저를 여전히 찾을 수 있습니다. 이것은 고속 시리얼 링크를 구축하기 위한 출발점입니다. 수신 측에서는 병렬로 데이터를 다시 변환하는 디시리얼라이저가 필요하며, 이는 표준 인터페이스를 통해 출력됩니다. 긴 채널 링크를 다루고 있다면, 일부 구성 요소는 스큐, 삽입 손실 및 인터심볼 간섭과 같은 효과를 수신기 끝에서 보상하는 채널 등화를 제공합니다. 아래의 구성 요소들을 살펴보면 몇 가지 예시 시리얼라이저 IC를 찾을 수 있습니다.

Texas Instruments, DS32ELX0421SQE

Texas Instruments의 DS32ELX0421SQE는 오래된 구성 요소이지만, 오늘날에도 광섬유나 구리를 통한 저속 네트워킹 장비(예: 소형 스위치 및 라우터)에서 유용하게 사용됩니다. 이 구성 요소는 5비트 DDR LVDS 병렬 인터페이스에서 3.125 Gbps를 전달합니다. 통합된 LVDS 종단을 포함하여 채널에 쉽게 통합할 수 있습니다. 하나의 애플리케이션은 고처리량이 요구되는 FPGA 간 링크에 관련됩니다. DS32ELX0421SQE 데이터시트에서 보여지는 예시가 아래에 나와 있습니다.

DS32ELX0421SQE 데이터시트에서 가져온 예시 애플리케이션 다이어그램.

Maxim Integrated, MAX9291GTN+

Maxim Integrated의 MAX9291GTN+ 시리얼라이저 IC는 멀티미디어 애플리케이션에 이상적인 멀티기가비트 SerDes 인터페이스입니다. 이것은 특정 애플리케이션을 위해 설계된 특정 시리얼라이저 IC의 한 예입니다; 이 구성 요소는 HDMI 입력을 기가비트 멀티미디어 시리얼 링크(GMSL) 출력으로 변환합니다. 제어, 오디오 및 비디오 신호는 최소 15m의 50Ω 동축 케이블 또는 100Ω 차폐 트위스트 페어(STP) 케이블을 통해 전송될 수 있습니다. 이 구성 요소는 또한 I2C 통신을 통해 원격 끝에서 주변 장치를 제어하는 데 사용될 수 있습니다.

수신 측에서는 MAX9286GTN/V+ 디시리얼라이저를 사용하여 병렬 데이터를 검색할 수 있습니다. 두 구성 요소 모두 채널당 9.6kbps에서 1Mbps까지 다양한 데이터 전송률을 가질 수 있으며, 두 구성 요소 모두 마이크로컨트롤러로 프로그래밍될 수 있습니다. 더 많은 정보는 MAX9291GTN+ 데이터시트를 참조하세요.

MAX9291GTN+ 시리얼라이저 IC용 평가 보드.

텍사스 인스트루먼트, DS90CR485VS

텍사스 인스트루먼트의 DS90CR485VS 10 Gbps 시리얼라이저 IC는 시간이 지나도 여전히 성능을 유지하는 오래된 구성 요소 중 하나입니다. 이 구성 요소는 LVDS를 통해 6.384 Gbps의 데이터 전송(24 LVCMOS/LVTTL 더블 엣지 입력)을 48-in/8-out으로 제공합니다. 이 구성 요소는 수신 측에서 DS90CR486VS 디시리얼라이저와 짝을 이룹니다. 이 구성 요소는 장거리 채널 및 케이블 로딩 효과를 극복하기 위해 프리-엠퍼시스를 포함합니다. 이 구성 요소는 병렬 클로킹을 사용한다는 점에 유의하세요. 이는 소스 동기 시스템에서 유용합니다.

DS90CR485VS 데이터시트에서 가져온 기능 블록 다이어그램.

여기에 보여진 시리얼라이저 IC 옵션은 몇 가지 예시일 뿐이며, 다양한 데이터 속도와 신호 표준에 대한 일반적인 용도의 옵션이 많이 있습니다. 고속 주변 장치용으로 새로운 시리얼라이저가 주기적으로 출시되고 있으며, Octopart는 필요한 구성 요소를 찾는 데 도움을 드릴 것입니다.

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