PCIe 리타이머는 PCI Express(PCIe)의 신호 무결성을 향상시키는 데 사용되는 하드웨어 구성 요소입니다. 이 장치의 주된 기능은 PCIe 신호를 재생성하고 복원하여, 장거리 전송이나 복잡한 토폴로지 구조에서도 신호의 품질과 안정성이 유지되도록 하는 것입니다.

10여 년 전 PCI Express 3.0이 도입된 이래, 리타이머(Retimer) 및 리드라이버(Redriver) 기술은 서버와 스토리지 시스템에서 더 긴 물리적 채널을 구현할 수 있게 해주었습니다. 현재 PCIe 4.0 솔루션은 성숙 단계에 접어들었고, PCIe 5.0 솔루션은 점차 도입되고 있으며, PCIe 6.0 사양은 2022년 초에 발표되었습니다.

통신 속도가 꾸준히 증가함에 따라, 특히 PCIe 표준이 개정될 때마다 신호 감쇠 현상이 더욱 심해지고 있습니다. 애플리케이션 요구 사항이 진화함에 따라 PCIe 표준은 계속 업데이트되고 있으며, 전송 속도는 세대마다 두 배로 증가하고 있습니다. 그러나 산업 표준에 의해 서버의 물리적 크기가 제한됨에 따라 전체 링크에 걸친 삽입 손실이 점점 더 두드러지게 나타나고 있습니다. 예를 들어, 삽입 손실은 PCIe 3.0 시대의 22dB에서 PCIe 4.0의 28dB로, 그리고 PCIe 5.0에서는 36dB로 증가했습니다.

리타이머의 주요 기능

신호 재생:

리타이머는 PCIe 장치로부터 신호를 수신한 후 이를 재생성하여, 전송 중 발생하는 감쇠 및 왜곡으로 인한 신호 품질 문제를 해소할 수 있습니다.

클럭 복구:

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

지연 보정:

복잡한 시스템에서는 신호에 다양한 지연이 발생할 수 있습니다. 리타이머는 이러한 지연을 보정하여 장치 간의 동기화를 보장하는 데 도움을 줍니다.

·리타이머의 적용 사례

· 장거리 연결:

서버와 스토리지 장치 간과 같이 장거리 연결이 필요한 환경에서, 리타이머는 신호 품질을 보장합니다.

다층 회로 기판:

신호가 여러 층을 통과하는 복잡한 PCB 설계에서 리타이머는 신호 무결성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

대용량 대역폭 애플리케이션:

데이터 센터나 고성능 컴퓨팅과 같이 높은 대역폭과 낮은 지연 시간이 요구되는 애플리케이션에서, 리타이머는 성능을 보장하는 데 있어 핵심적인 구성 요소입니다.

그림에서, RETIMER는 정보를 수신한 후 신호 보정을 위해 CTLE(Continuous Time Linear Equalizer)와 DFE(Decision Feedback Equalizer)를 통과시켜 신호 품질과 데이터 전송 신뢰성을 향상시킵니다. CTLE와 DFE는 모두 고속 디지털 통신 시스템에서 중요한 신호 보정 기술입니다. 실제 응용에서는 더 나은 보정을 위해 CTLE와 DFE를 함께 사용하는 경우가 많습니다. CDR(Clock and Data Recovery) 회로는 입력된 직렬 데이터 신호에서 클럭 신호를 추출하고, 이 복원된 클럭 신호를 사용하여 데이터를 샘플링하고 복원합니다.