특허 개요
본 특허는 고속 데이터 전송 시 전력 소모와 스위칭 노이즈를 줄이기 위한 DBI 인코딩 기반 PAM-4 송수신기입니다. 송신단의 DBI 인코더는 MSB와 LSB 영역별 비트 값을 판정해 원 데이터 또는 반전 데이터를 선택하고, 드라이버는 동작 모드에 맞춰 트랜지스터를 풀업 또는 풀다운하여 PAM-4 전압 레벨로 변조합니다. 수신단은 함께 전달된 DBI 플래그를 이용해 인코딩 데이터를 원래 데이터로 복원하는 구조입니다.
- 핵심 기능
DBI 인코더는 멀티비트 데이터의 MSB와 LSB에서 0 또는 1의 개수를 판단하고, PODL 또는 LVSTL 모드에 따라 DBI 플래그와 반전 여부를 결정합니다. 드라이버는 플래그와 인코딩 데이터를 제1～제4 전압 레벨로 변조해 전송하며, 수신단의 DBI 디코더는 플래그에 따라 데이터를 복원합니다.
- 차별 강점
기존 NRZ 중심 인코딩만으로는 고용량·고속 전송 요구에 대응하기 어렵고, PAM 신호의 전송 효율을 높이는 인코딩 기술도 제한적이었습니다. 본 기술은 PODL과 LVSTL의 저전력 상태가 서로 다른 점에 맞춰 DBI 플래그 반전 조건을 달리 적용하고, 이를 PAM-4 변조와 결합한 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 PAM-4 기반 고속 데이터 링크, 메모리 인터페이스, 고속 유선 통신 회로 및 신호 무결성 설계 분야에 활용 가능하며, 송신·수신 경로의 전력 및 스위칭 특성 분석으로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 데스크톱·랩톱 컴퓨터, 태블릿·스마트폰, 웨어러블 장치, 비디오 게임기, 가전기기 및 의료기기의 고속 인터페이스 설계에 적용할 수 있습니다.
연구 개발 단계
DBI 인코딩 미적용 송신 장치와 DBI 인코딩 적용 송신 장치를 대상으로 전력 소모 및 PAM-4 레벨 발생 확률을 비교했습니다. 8비트 MSB·8비트 LSB 데이터 조건에서 모드별 DBI 플래그 생성과 데이터 반전·복원 원리를 제시했으며, 실제 시스템 환경에서의 장기 동작 특성은 입력 자료에 제시되지 않았습니다.
- 평가 대상: DBI 인코딩 적용 및 미적용 PAM-4 송신 장치
- 전송 구성: 8개 데이터 레인 송신과 8개 데이터 레인 및 DBI 플래그용 1개 데이터 레인 송신 비교
- 데이터 조건: 8비트 MSB·8비트 LSB 데이터
현재 성과
DBI 인코딩을 적용한 송신 장치의 최대 전력 소모가 제시되었습니다. PODL 및 LVSTL 모드별 저전력 데이터 상태에 맞춰 반전 조건을 달리해 전력 소모와 스위칭 출력 노이즈를 줄이도록 설계했습니다.
DBI 인코딩 적용 여부에 따른 전력 소모와 PAM-4 전압 레벨 발생 확률을 비교예로 확인했습니다. 8비트 MSB와 8비트 LSB 데이터를 대상으로, 데이터 레인 구성과 DBI 플래그 레인 유무를 달리해 비교했습니다.
PODL과 LVSTL은 저전력 상태가 되는 데이터 값이 서로 다르므로, 본 기술은 모드별로 DBI 플래그 생성 조건을 반대로 적용합니다. 생성된 플래그와 인코딩 데이터를 PAM-4 신호로 함께 변조하고 수신단에서 복원하는 통합 구성이 핵심 차별점입니다.
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
DBI 인코딩을 수행하는 PAM-4 송수신기 및 그 동작 방법
10-2023-0105271 (2023.08.11)
1020240072904 (2024.05.24)
1027957930000 (2025.04.09)
김철우, 김성철, 심진철, 권영욱, 소준섭
고려대학교산학협력단
고려대학교 산학협력단