초록 ▼

□ 연구개요
최근 초고속 인터넷 등 데이터센터의 수요가 날로 증대되고 있다. 슈퍼컴퓨터 또는 양자컴퓨터와 같은 HPC (High-Performance Computing) 시스템의 초고속 초고용량 데이터 처리를 위해서는 종래의 chip-to-chip interconnection의 지속적/단계적 성능 향상이 필요하며, 이에 따른 송수신 단의 회로 구조 연구 및 개발이 절실히 필요하다. 특히, 당면한 PCIe Gen 6.0에서 종래에 사용해왔던 NRZ 변복조의 유선통신 방식의 송수신기 회로구조에서 PAM-4 변복조 방식을 사용하기로

□ 연구개요
최근 초고속 인터넷 등 데이터센터의 수요가 날로 증대되고 있다. 슈퍼컴퓨터 또는 양자컴퓨터와 같은 HPC (High-Performance Computing) 시스템의 초고속 초고용량 데이터 처리를 위해서는 종래의 chip-to-chip interconnection의 지속적/단계적 성능 향상이 필요하며, 이에 따른 송수신 단의 회로 구조 연구 및 개발이 절실히 필요하다. 특히, 당면한 PCIe Gen 6.0에서 종래에 사용해왔던 NRZ 변복조의 유선통신 방식의 송수신기 회로구조에서 PAM-4 변복조 방식을 사용하기로 함으로써, 새로운 송수신기 회로 구조 및 등화기 기술에 관한 연구수요가 형성되었다. 본 연구과제는 PCIe Gen 6.0급 데이터 전송을 위해서 등화기 및 ADC 회로 구조를 개발하여 64GT/s CMOS 유선 수신기 IP를 개발하고자 하였으며 회로 설계 자동화 알고리즘 개발하여 효율적이고 성능 및 신뢰성을 높이고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제에서는 64GT/s CMOS 유선 수신기 IP 개발 및 회로설계 최적해 자동화 알고리즘을 개발하고자 하였으며 연차별 연구목표 및 결과는 아래와 같다.
￭ 1차년도 연구목표 및 결과
1) 상위레벨 등화기 모델링 및 수신기 회로 구조 연구
- 상위레벨(MATLAB) 프로그램을 활용하여 클럭신호에 따른 성능 변화 확인
2) PCIe Gen 6.0 채널 모델링
- PCB 배치설계를 통해 전송선로 채널손실률 모의시험 및 검증
3) 등화기 최적화 기법 알고리즘 개발
- 머신러닝을 활용한 최적해 자동화 알고리즘 개발
￭ 2차년도 연구목표 및 결과
1) 수신기 회로 개별블록 회로설계 및 연구
- 최적화 알고리즘을 적용한 등화기 회로 설계
2) PCIe Gen 6.0 수신기 시스템 검증 회로 연구
- 성능 평가 보드를 이용하여 검증 회로 셋업 구축
3) 회로설계 최적화 알고리즘 on-chip 회로설계 / off-chip 펌웨어 연구
- 기존의 최적화 알고리즘의 성능 향상 및 on-chip 회로에 적용
￭ 3차년도 연구목표 및 결과
1) PCIe Gen 6.0 수신기 시스템 통합설계 및 측정/검증
- 수신기 단위 블락 (ADC, 클락생성부)등 설계 완료 (검증 후 통합설계 예정)
2) 회로설계 최적화 기법 알고리즘 (on/off-chip) 적용 및 검증
- 최적화 기법 알고리즘을 적용한 on-chip 회로 설계 완료 (검증 예정)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서는 PAM-4 변조방식을 목표로 하여 64GT/s 데이터 전송률의 PCIe Gen 6.0 규격 초고속 수신기 개발을 위한 연구를 실시하였다. 초고속 ping-pong Domino SAR ADC를 개발하여 PCIe Gen 6.0 수신 규격에 적합한 ADC 구조를 구현하였다. 특히, 디지털 등화기 프론트엔드에 해당하는 ADC를 ping-pong 구조로 설계함으로써 부족한 대역폭 성능을 보완하였다. 또한 PAM-4 변조 방식 적용에 따른 등화기 복잡도를 보상하기 위해 소프트웨어를 활용한 최적화 알고리즘을 연구하여 동작환경에 따라 등화기 및 기타 회로에 적용하였다. 본 연구과제에서 연구된 최적화 알고리즘을 유선 통신기술에 활용하여 차세대 초고속 송수신 회로의 핵심 기술이 될 것으로 기대된다. 64GT/s급 데이터 전송률은 차세대 슈퍼컴퓨팅 산업의 핵심 기술에 필수적인 요소로 인식되고 있다. 이러한 측면에서 본 연구 성과는 미래 산업 유선통신 및 컴퓨팅 기술에 있어 기여성이 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1-2. 최종 목표 ... 4
• 1-3. 연차별 연구목표 및 연구내용 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2-1. 1차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 2-2. 2차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 2-3. 3차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 21