SERDES 이해: 직렬화기/디직렬화기 인터페이스 작동 원리
고속 통신 시스템—이더넷 스위치에서 광 트랜스시버에 이르기까지—는 대부분의 엔지니어가 매일 사용하지만 직접 보기는 드문 내부 기술에 의존합니다: SERDES, 즉 직렬화기/비직렬화기(Serializer/Deserializer). 입니다. 데이터 전송 속도가 10G에서 800G로 확장됨에 따라, SERDES는 고속 전기 및 광 링크를 통한 신뢰성 있는 전송을 가능하게 하는 기초적인 구성 요소가 되었습니다.
본 기사는 IEEE 및 기타 권위 있는 출처와 현대 고속 I/O 설계 원칙을 바탕으로, SERDES 아키텍처, 작동 방식, 그리고 적용 분야에 대해 명확하고 기술적으로 정확한 개요를 제공합니다. 재료 안전성 관련 및 현대 고속 I/O 설계 원칙.
주요 요약
SERDES 기술은 병렬 데이터를 고속 직렬 데이터 스트림으로 변환하여 장치 간 효율적인 데이터 전송을 가능하게 합니다.
SERDES를 사용하면 통신에 필요한 라인 수가 줄어들어 보드 설계가 단순해지고 비용이 절감됩니다.
이 기술은 차분 신호 방식을 통해 신호 무결성을 향상시켜 잡음과 전자기 간섭을 최소화합니다.
이 기술은 데이터 센터, 자동차 시스템, 고급 컴퓨팅 등 고속 응용 분야를 지원하며, 끊임없이 증가하는 고속 데이터 전송 요구 사항을 충족합니다.
SERDES를 이해하면 더 신뢰성 있고 효율적인 시스템을 설계할 수 있어, 고속 환경 전반의 성능을 향상시킬 수 있습니다.
SERDES란 무엇인가?
A SERDES(직렬화기/비직렬화기) SERDES는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 전송한 후, 수신 측에서 다시 병렬 데이터로 재구성하는 고속 인터페이스 회로입니다.
그 핵심 목적은 핀 수, 스큐(skew), 신호 무결성 문제를 최소화하면서 고대역폭 통신을 지원하는 것입니다..
수십 개의 트레이스가 필요하고 큰 스큐 예산을 유발하는 넓은 병렬 버스 대신, SERDES는 하나 또는 소수의 고속 차분 레인. 을 통해 데이터를 전송합니다. 이를 통해 보드 복잡성이 감소하고 훨씬 높은 처리량이 가능해집니다.
고속 데이터 전송에서 SERDES가 중요한 이유
현대 시스템은 낮은 전력 소비, 낮은 지연 시간 및 높은 신호 무결성을 갖춘 대용량 대역폭을 지원해야 합니다. SERDES는 기존 병렬 인터페이스의 주요 한계를 해결합니다:
병렬 버스의 한계
SERDES의 장점
사용 더 적은 차분 페어 사용
단거리 및 장거리 시나리오에서 멀티기가비트 전송
PCB, 백플레인 및 광섬유에서 더 긴 전송 거리 가능
고급 이퀄라이제이션 및 CDR(클록 데이터 리커버리) 통합
전체 시스템 전력 및 비용 감소
따라서 SERDES는 이더넷과 같은 거의 모든 고속 표준에서 사용됩니다., PCIe, CPRI/eCPRI, JESD204C, 그리고 SFP+ 및 QSFP+.
SERDES 작동 원리(아키텍처 개요)
SERDES 링크는 송신기(TX) 및 수신기(RX) 및 여러 필수 기능 블록으로 구성됩니다.
1 송신 경로
병렬 입력 (예: 8, 16, 32비트)
직렬화기
인코딩 (8b/10b, 64b/66b 또는 PAM4 변조)
프리-엠파시스 / 이퀄라이제이션
, FPGA 가속기, 스토리지 컨트롤러 등은 클라우드 컴퓨팅 및 엔터프라이즈 서버의 요구 사항을 충족하기 위해 PCIe를 사용합니다. 차분 페어를 통한 직렬 출력
2 수신 경로
고속 직렬 입력
이퀄라이제이션(CTLE/DFE/FIR 필터)
디직렬화기
병렬 출력 호스트 IC로
이들 기능을 통해 10G, 25G, 50G, 112G PAM4 전송이 가능합니다., 까지 그리고 그 이상의 범위를 포함합니다.
QSFP+ 광 트랜스시버 내부의 SERDES
LINK-PP LQ-SW40-SR4C와 같은 40G QSFP+ 트랜스시버는 내부적으로 SERDES 기술에 크게 의존합니다. 표준에 따르면, QSFP+ 모듈은 다음을 사용합니다:.
미국 국립표준기술연구소(NIST, National Institute of Standards and Technology)에 따르면, SCADA 시스템은 “장거리에 걸쳐 데이터를 수집·처리하고 운영 제어를 적용한다.” 이는 전력 분배, 석유 파이프라인, 수처리 시설 등 원격 또는 대규모 운영에 필수적인 기술이다. IEEE 802.3ba 4개의 10.3125 Gbps 전기 SERDES 레인
(40G 확장형 4레인 병렬 물리 인터페이스)에 의해 정의됨
4개의 광학 레인으로 매핑 XLPPI 40GBASE-SR4용
모듈 내부의 SERDES 역할 호스트 전기 SERDES 레인을
광변조로 변환
각 레인에 대한 CDR 관리 온도 및 전압 변화 전반에 걸친 링크 안정성 보장 단거리 광섬유 연결을 위한 병렬 광학과 협업
따라서 SERDES 성능은 모듈의 신호 무결성, 지터 허용 범위 및 전반적인 링크 품질을 결정합니다.
일반적인 SERDES 응용 분야
SERDES 기반 표준
데이터센터 이더넷.
10G/25G/40G/100G/400G 이더넷
10/100BASE-T 이더넷 | SFP+, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD |
|---|---|
백플레인 및 칩-대-칩 | PCI 익스프레스, SAS/SATA |
통신/무선 | |
Backplane & Chip-to-Chip | PCI Express, SAS/SATA |
Telecom / Wireless | CPRI, eCPRI, 무선 단말기(Radio Units) |
JESD204B / JESD204C |
여러 기가비트 속도로 데이터를 전송하는 모든 시스템은 신호 경로 어딘가에 SERDES를 의존합니다.
요약
SERDES는 현대 네트워킹에서 가장 핵심적인 기술 중 하나입니다. 효율적인 고속 직렬 전송을 가능하게 하여 이더넷 광 모듈, 데이터센터 스위치 패브릭, 칩 간 연결(Chip-to-Chip Links), 차세대 통신 시스템의 기반이 됩니다.
다음과 같은 제품들: LINK-PP의 LQ-SW40-SR4C QSFP+ 모듈 고급 SERDES 설계에 의존하여 탁월한 상호 운용성과 장기 신뢰성을 갖춘 안정적인 40G 성능을 제공합니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
♦ SERDES는 무엇의 약자입니까?
SERDES는 Serializer/Deserializer(직렬화기/역직렬화기)의 약자입니다. 이를 사용하여 병렬 데이터를 전송을 위해 직렬 데이터로 변환한 후, 수신 측에서 다시 병렬 데이터로 복원합니다.
♦ SERDES를 사용하는 주요 이점은 무엇입니까?
고속 데이터 전송에 필요한 배선 및 핀 수를 줄일 수 있습니다. 이로 인해 회로 기판 설계가 단순해지고 신호 품질이 향상됩니다.
♦ SERDES 인터페이스에서 사용하는 인코딩 방식에는 어떤 것들이 있습니까?
일반적으로 8b/10b, 64b/66b, PAM4와 같은 인코딩 방식을 사용합니다. 이러한 방식은 데이터 무결성을 유지하고 클록 복구를 지원합니다.
♦ SERDES 기술은 어떤 응용 분야에서 사용되나요?
SERDES는 데이터 센터에서 사용됩니다, 광 모듈, 칩 간 연결 및 이더넷, PCI 익스프레스와 같은 고속 인터페이스에서 사용됩니다.
♦ SERDES에서 차분 신호 전송(differential signaling)이란 무엇인가요?
차분 신호 전송은 각 신호에 대해 두 개의 전선을 사용합니다. 이를 통해 잡음 내성을 향상시키고 전자기 간섭(EMI)을 낮출 수 있어 데이터의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
참고 자료
동영상
https://resources.l-p.com/wp-content/uploads/2026/06/f3707104ff423f50cb51a7617d4e6a25.mp4
2024년 6월 26일
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