PCIe® 7.0디바이스 테스트 솔루션
실제 테스트 환경에서 PCIe® 7.0의 128 GT/s PAM4 신호 무결성 검증
AI 서버와 데이터센터에서는 GPU 및 가속기 간 데이터 트래픽이 지속적으로 급증하고 있으며, 기존 인터커넥트 기술은 대역폭 한계에 직면하고 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 PCI Express® 7.0(PCIe® 7.0)이 도입되었습니다.
PCIe 7.0은 PAM4 신호 방식을 채택하고 데이터 전송 속도를 128 GT/s까지 향상시켰습니다. 그 결과 신호 전송은 채널 손실, 반사 및 노이즈의 영향을 더욱 크게 받게 되었으며, 설계 검증 및 신호 무결성 평가는 이전 세대보다 훨씬 어려워졌습니다.
PCIe 7.0 테스트는 테스트 조건의 작은 변화에도 매우 민감하여 측정 결과의 일관성이 떨어질 수 있으며, 설계 검증을 더욱 어렵게 만들 수 있습니다. 정확하고 재현 가능한 평가를 위해 엔지니어는 업계 표준 시험 요구사항을 충족하면서도 안정적인 테스트 환경을 구축해야 합니다.
전송 속도가 지속적으로 증가함에 따라 전기적 전송 거리는 더욱 제한되고 있으며, 기존 전기 채널을 이용한 보드 간(Board-to-Board) 및 랙 간(Rack-to-Rack) 통신은 점점 더 어려워지고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기 신호를 광 신호로 변환하여 전송 거리를 연장하는 Optical Aware Retimer가 도입되고 있습니다.
그러나 2025년 6월 기준으로 광 인터페이스에 대한 규격 및 평가 방법은 아직 표준화되지 않았습니다. 따라서 Optical Aware Retimer를 개발하고 평가하는 기업은 자체적인 테스트 방법론과 전용 테스트 환경을 구축해야 합니다.
PCI-SIG®, PCIe® 및 PCI Express®는 PCI-SIG의 등록 상표입니다.
PCIe 7.0 디바이스 테스트 과제
과제 1: PCIe 7.0 디바이스 테스트의 재현성 확보
PCIe 7.0에서는 신호 마진이 축소되면서 신호 품질이 패키지, PCB 및 커넥터로 구성된 채널 특성에 더욱 크게 의존하게 되었습니다. 채널 손실, 임피던스 불연속 및 반사는 전송 신호를 크게 왜곡시킬 수 있습니다.
설계 검증 과정에서 엔지니어는 디바이스의 기능 검증뿐 아니라 지터(Jitter) 및 노이즈 허용도를 평가하여 성능 요구사항을 충족하는지 확인해야 합니다. 그러나 동일한 디바이스를 평가하더라도 테스트 신호 품질과 측정 조건의 차이로 인해 결과가 크게 달라질 수 있어 설계의 유효성을 정확하게 판단하기 어렵습니다.
따라서 높은 재현성을 갖춘 테스트 환경 구축이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면 개발팀은 반복적인 디버깅과 재시험에 직면하게 되어 제품 개발 일정이 지연될 수 있습니다.
과제 2: 광 인터페이스 테스트 환경 설계
전기 및 광 구간 모두의 전송을 보상하는 Optical Aware Retimer의 도입으로 인해 PCIe 링크는 기존 전기 신호 경로뿐 아니라 광 신호 경로도 포함하게 되었습니다.
광 전송 구간에서는 E/O(Electrical-to-Optical) 및 O/E(Optical-to-Electrical) 변환기의 성능이 전체 링크 동작에 큰 영향을 미칩니다. 그러나 현재 업계 표준에서는 이러한 부품의 시험 방법이나 평가 기준을 정의하지 않고 있습니다.
그 결과 각 제조업체는 자체적으로 테스트 조건을 설정해야 합니다. 이러한 조건의 차이로 인해 동일한 디바이스를 평가하더라도 결과가 달라질 수 있으며, 공통 기준을 사용해 서로 다른 환경의 측정 결과를 비교하기 어렵습니다.
광 인터페이스를 포함하는 시스템에서는 적절한 테스트 조건과 테스트 환경을 설계하고 유지하는 것 자체가 중요한 과제가 되고 있습니다.
PCIe 7.0 테스트 솔루션
솔루션 1: 재현 가능하고 안정적인 테스트 환경 구축
Signal Quality Analyzer-R MP1900A는 PCIe 7.0 규격을 준수하는 128 GT/s PAM4 신호를 생성하며, 신호 교정 및 제어된 지터/노이즈 주입 기능을 통해 안정적인 수신기 테스트 환경을 제공합니다.
이를 통해 측정 오차를 최소화하면서 정확한 수신기 성능 평가가 가능합니다. 엔지니어는 측정 결과 차이가 테스트 조건 때문인지, 설계 변경 때문인지를 보다 쉽게 판단할 수 있습니다.
그 결과 설계 검증의 신뢰성이 향상되고 반복 시험이 감소하며 디버깅 시간을 단축할 수 있습니다.
솔루션 2: 전기 및 광 인터페이스 통합 특성 평가
Opto-Electronic Network Analyzer ME7848A는 E/O 및 O/E 변환기의 주파수 응답과 전송·반사 특성(S-파라미터)을 고정밀로 측정할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 광 구간이 포함된 시스템의 전송 특성을 정량적으로 평가할 수 있습니다.
또한 BERTWave MP2110A 광 샘플링 오실로스코프와 MS9740B 광 스펙트럼 분석기를 함께 사용하면 광 아이 패턴, 멀티 레인 동작, 광 파장 및 광 출력 특성, 광 신호 대 잡음비(OSNR)를 종합적으로 분석할 수 있습니다.
이러한 솔루션을 함께 활용하면 광 인터페이스를 포함하는 전체 시스템을 일관된 방법으로 평가할 수 있으며, 공급업체별 평가 방식 차이로 인한 시험 결과의 편차도 줄일 수 있습니다.
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