특허 개요
본 특허는 고속 데이터 연결에서 4단계 신호를 송신하고 왜곡을 보정하는 PAM-4 송수신기입니다. 송신부는 P형·N형 트랜지스터 경로와 제1·제2 전류원을 이용해 인코딩 신호를 차동 아날로그 신호로 변환하고, 출력 전압을 승압·강압합니다. 수신부는 2단 CTLE와 증폭기, 이득 제어기를 포함한 2개 복소 피드백 회로로 피크값 이득과 주파수 대역폭을 각각 제어하여 심볼 간 간섭(ISI)을 보상합니다.
- 핵심 기능
드라이버 회로는 제1·제2 인코딩 신호에 따라 트랜지스터 및 스위치 경로를 선택하고, 제1·제2 전류원으로 차동 출력 전압을 조절해 PAM-4 신호를 생성합니다. 아날로그 등화기는 두 피드백 회로를 통해 직류 이득을 낮추면서 피크값 이득과 주파수 대역폭을 높여 수신 신호의 ISI를 보상합니다.
- 차별 강점
기존 CML 드라이버는 전류원 동작을 위한 전압 헤드룸이 필요해 전원 전압부터 접지 전압까지의 PAM 신호 생성에 제약이 있었습니다. 본 기술은 전류원 기반 고전압 출력 구조와 피크값 이득·대역폭을 분리 제어하는 2개 피드백 CTLE를 결합해, 출력 전압 제약과 멀티레벨 신호의 ISI 보상을 함께 다룹니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 PAM-4 SerDes, 고속 유선 링크, 채널 손실 보상 회로, 메모리 인터페이스 설계 분야에 활용 가능하며, PCIe 및 PCIe Gen 6.0·DDR·SSD·임베디드 UFS 인터페이스 개발로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 고속 메모리와 스토리지, 데이터 처리용 SoC, 데스크톱·랩톱·태블릿·스마트폰·웨어러블 기기의 멀티레벨 시그널링 IP 및 맞춤형 인터페이스 설계로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
PAM-4 드라이버의 출력 전압 파형과 2개 피드백 회로를 갖는 아날로그 등화기의 실험 데이터를 통해 전류원 기반 승압·강압 및 ISI 보상 원리를 확인했습니다. 실제 채널에서의 장기 신뢰성, 공정·전압·온도 변동 내성, 전력·면적·데이터 전송률 및 시스템 수준 링크 성능은 구체적으로 검증되지 않았습니다.
- 검증 회로: PAM-4 드라이버 및 2개 피드백 회로 기반 아날로그 등화기
- 비교 구조: 단일 피드백 회로 및 2단 CTLE
- 신호 조건: 인코딩 신호 피크투피크 전압 1V, 차동 아날로그 신호 피크투피크 전압 1.2V
현재 성과
제1·제2 전류원으로 출력 전압을 승압·강압해 PAM-4 레벨에 대응하는 차동 아날로그 신호를 생성했습니다. 입력 인코딩 신호 피크투피크 전압 1V 조건에서 차동 출력 피크투피크 전압 1.2V가 제시되었습니다.
PAM-4 드라이버 출력 전압 파형과 제1·제2 피드백 회로의 실험 데이터를 통해 송신 및 등화 동작을 확인했습니다. 제1 피드백 회로는 피크값 이득을 높이고, 제2 피드백 회로는 주파수 대역폭을 높이는 방식으로 ISI 보상을 검토했습니다.
기존 CML 드라이버의 전압 헤드룸 제약과 멀티레벨 전송의 ISI 보상 요구를 하나의 송수신기 구조에서 다룹니다. 전류원 기반 PAM-4 드라이버와 2개 피드백 CTLE를 결합하고, 피크값 이득 및 주파수 대역폭을 각각 제어하는 구성이 핵심 차별점입니다.
상용화까지 남은 부분
실제 채널 환경에서의 시스템 수준 링크 성능 및 데이터 전송률 검증
공정·전압·온도 변동 조건에서의 출력·등화 특성 및 장기 신뢰성 검증
목표 공정과 응용 인터페이스에 따른 전력·면적 특성 및 구현 최적화
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
고전압 출력 드라이버와 아날로그 피드백 등화기를 이용한 PAM-4 송수신기 및 그 동작 방법
10-2024-0047041 (2024.04.08)
1020250054682 (2025.04.23)
1028981630000 (2025.12.05)
김철우, 심진철, 김성철, 권영욱, 소준섭
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단