Topology는 Component간의 연결 구성방식을 말합니다. 가장 기본적인 방식은
Point – to – point로 아래의 그림과 같이 하나의 Diver와 Receiver를 연결해주는 방식입니다.
이 방식은 위의 Waveform에서 보듯이 신호의 안정성 면에서는 가장 좋은 방식입니다.
하지만 대부분의 회로는 한 개의 Driver에 한 개 이상의 Receiver가 연결되기 때문에 Driver에서 내보낸
신호를 Receiver까지 안정적으로 전달하기 위해서는 Topology를 어떻게 구성하는지가 중요합니다.
다음은 일반적으로 쓰이고 있는 Topology의 종류입니다.
이 자료에서 보여지는 결과는 H-tree구조(1:4) 외에는 모두 1:3연결 구조이고,
각 Topology의 Receiver Buffer Model은 모두 동일한 Model을 사용한 조건에서 Simulation했습니다.
1. Daisy chain
Daisy chain의 구조는 아래의 그림과 같습니다.
위의 결과물의 왼쪽은 Receiver #1의 Waveform이고, 오른쪽은 Receiver #3의 Waveform입니다.
Waveform을 보면 Receiver #1의 Waveform이 Receiver #3의 Waveform보다 좋지 않은 것을 볼 수 있습니다.
그 이유는 Receiver #1가 다른 Receiver(Receiver #2, Receiver #3 등)에 연결된 서로 다른 길이의 Pattern들에서
반사되는 신호가 영향을 받기 때문입니다. 이러한 이유로 Receiver #1은 다른 Receiver들과 연결된 Pattern에서
반사되는 신호의 영향을 가장 많이 받게 되고, 그 결과 위와 같이 Receiver #1의 Waveform이 가장 안 좋게 나타납니다.
다음과 같이 회로가 구성되어 있을 경우, Signal의 입력 전압은 1V, Rising time 1ns의 신호를 인가하였을 때 Stub의 길이를 변경하면서
Probe지점에서 본 결과가 아래의 Waveform입니다. 1ns Stub의 경우를 보면 Probe지점에 도착한 신호가 안정(Settle)되기 전에 Stub에서
반사된 신호의 영향을 받기 때문에 Ringing현상이 심하게 나타나는 것을 볼 수 있습니다. 반면에 5ns Stub의 경우를 보면 Probe지점에
도착한 신호가 안정(Settle)된 후에 반사되는 신호의 영향을 받으므로 1ns stub에 비해 Waveform이 안정적인 것을 볼 수 있습니다.
2. Near – end (or star) cluster
Near – end (or star) cluster 구조는 위의 그림과 같습니다. Drive에서 분기점까지 Pattern을 표현하지 않은 것은
거리가 매우 짧다는 것을 의미하고, 분기점에서 Receiver까지 길이는 동일하게 구성한 것입니다.
Star Cluster는 Driver에서 분기점까지의 길이와 분기점에서 Receiver까지 길이를 같게 구성하는 방식이
Near – end – cluster방식과 다른 점 입니다.
이 구조에서 분기점은 Stub역할을 하기 때문에 Receiver가 많아질수록 Stub의 길이가 길어지고, Stub의 길이에 따라 Reflection이 발생합니다.
따라서 Signal quality면에서 Stub길이와 Receiver까지 길이(L1)의 균형을 이루는 것이 매우 중요합니다.
위의 Waveform을 보면 Driver단에서 Receiver단까지의 총 길이와 분기점에서 Receiver까지 길이(L1)가 모두 같기 때문에
Receiver #1의 Waveform과 Receiver #3의 Waveform이 동일하게 나오는 것을 볼 수 있습니다.
3. Far – end cluster
Far – end cluster 구조는 위의 그림과 같고, 분기점에서 Receiver단까지 Pattern의 길이(L2)가 동일합니다.
Near – end (or star) cluster와 다른 점은 Driver에서 분기점까지 길이(L1)가 분기점에서 Receiver까지 길이(L2)보다 더 길다는 것입니다.
이 구조 역시 Near – end (or star) cluster와 같은 이유로 Stub의 길이와 L1, L2 길이의 균형을 유지하는 것이 중요하고,
아래의 결과를 보면 Pattern의 총 길이가 같기 때문에 Receiver #1의 Waveform과 Receiver #3의 Waveform이 동일하게 나오는 것을 볼 수 있습니다.
4. H-tree
H-tree의 구조는 아래와 같습니다. 일반적으로 하나의 Controller에서 둘 이상의 동일한 Receiver를 같은 길이로 연결할 경우 사용하는 구조입니다.
위의 Waveform을 보면 Driver단에서 Receiver단까지 총 길이가 같고 모든 Pattern의 구성방식이 같으므로 동일한 결과가 나오는 것을 볼 수 있습니다.
그러므로 Driver와 Receiver의 구조에 따라 Topology방식을 결정해야 하고, 원하는 결과를 얻을 수 있는지 Simulation을 통해 확인 할 수 있습니다.
참고자료 : DIGITAL SIGNAL INTEGRITY
Modeling and Simulation with
Interconnects and Packages -Brian Young
작성자 : Internex CAE Team
Park. Ah Yeon
|
첨부파일 다운로드
