PCIe 리타이머는 PCI Express(PCIe)의 신호 무결성을 향상시키는 데 사용되는 하드웨어 구성 요소입니다. 주요 기능은 PCIe 신호를 재생성 및 복구하여 장거리 전송 또는 복잡한 토폴로지 구조에서 신호 품질과 안정성을 유지하도록 하는 것입니다.

10여 년 전 PCI Express 3.0이 도입된 이후, 리타이머와 리드라이버 기술은 서버와 스토리지 시스템에서 더 긴 물리적 채널을 가능하게 했습니다. 현재 PCIe 4.0 솔루션은 성숙기에 접어들었고, PCIe 5.0 솔루션은 점차 출시되고 있으며, 2022년 초에는 PCIe 6.0 사양이 출시될 예정입니다.

통신 속도가 꾸준히 증가함에 따라 신호 감쇠는 더욱 심해지며, 특히 PCIe 표준이 반복될 때마다 더욱 심해집니다. 애플리케이션 요구가 진화함에 따라 PCIe 표준은 계속 업데이트되어 전송 속도가 매 세대마다 두 배로 증가합니다. 그러나 서버의 물리적 크기가 산업 표준에 의해 제약을 받기 때문에 전체 링크에서 삽입 손실이 점점 더 두드러지게 나타나고 있습니다. 예를 들어, PCIe 3.0 시대의 22dB에서 PCIe 4.0에서는 28dB로, PCIe 5.0에서는 36dB로 증가했습니다.

리타이머의 주요 기능

신호 재생성:

리타이머는 PCIe 장치에서 신호를 수신하고 재생성하여 전송 중 감쇠 및 왜곡으로 인한 신호 품질 문제를 제거할 수 있습니다.

시계 복구:

리타이머는 수신된 신호에서 클럭 정보를 추출하여 데이터 전송의 동기화를 보장할 수도 있습니다. 이는 고주파 PCIe 신호에 특히 중요합니다.

지연 시간 보상:

복잡한 시스템에서는 신호에 다양한 지연이 발생할 수 있습니다. 리타이머는 이러한 지연을 보정하여 디바이스 간의 동기화를 보장할 수 있습니다.

-리타이머의 적용 시나리오

- 장거리 연결:

서버와 저장 장치 간 등 장거리 연결이 필요한 애플리케이션에서 리타이머는 신호 품질을 보장합니다.

다층 회로 기판:

신호가 여러 레이어를 통과하는 복잡한 PCB 설계에서 리타이머는 신호 무결성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

고대역폭 애플리케이션:

데이터 센터 및 고성능 컴퓨팅과 같이 높은 대역폭과 짧은 지연 시간이 요구되는 애플리케이션에서 리타이머는 성능을 보장하는 데 중요한 구성 요소입니다.

그림에서 RETIMER는 정보를 수신한 후 CTLE(연속 시간 선형 이퀄라이저)와 DFE(결정 피드백 이퀄라이저)를 거쳐 신호 이퀄라이제이션을 수행하여 신호 품질과 데이터 전송 안정성을 향상시킵니다. CTLE와 DFE는 모두 고속 디지털 통신 시스템에서 중요한 신호 이퀄라이제이션 기술입니다. 실제 애플리케이션에서는 더 나은 이퀄라이제이션을 달성하기 위해 CTLE와 DFE를 함께 사용하는 경우가 많습니다. CDR(클록 및 데이터 복구) 회로는 입력된 직렬 데이터 신호에서 클록 신호를 추출하고 이 복구된 클록 신호를 사용하여 데이터를 샘플링하고 복구합니다.