High Speed Digital = RF

RF분야는 디지털 분야에 비해 더 고전적인 기술이며,

요즘 세상에 RF 엔지니어가 RF 기술만 전문으로 해야 한다는 데 동의하는 사람은 별로 없을 것이다. 기술은 빠르게 진보하고 있으며, 특히 모든 미디어와 전송매체가 디지털로 변화해가는 현상이 두드러지고 있다.

이러한 RF 기술의 본질 자체는 분명히 아날로그의 영역이지만, 디지털을 이해하는 RF 엔지니어와 이해하지 못하는 RF엔지니어는 분명히 차이가 있다.

이것은 비단 RF 기술분야에만 해당되는 것이 아니라, 그보다는 RF라는 영역의 구분점이 점점 더 모호해지면서, RF 엔지니어가 디지털을 이해해야하고, 역으로 디지털 엔지니어가 RF를 이해해야 되는 시대가 되고 있는 것이다.

2. Digital의 고속화

최근의 디지털 장비의 동작속도는 하루가 다르게 빨라지고 있다. CPU는 GHz단위가 넘은지 오래이며, Memory, Ethernet, USB, PCI-Express, SATA등, 거의 모든 디지털 기기들의 속도가 GHz 단위를 넘거나 근접해가고 있다. 그리고 중요한 것은, 앞으로 지금보다도 더욱 빨라질 것이 분명하다는 점이다.

고주파를 다루는 RF 엔지니어 입장에서 본다면, 저렇게 속도가 빠른데 문제가 없나? 싶은 마음이 들것이다. 주파수가 GHz 단위를 넘는다면 그것은 분명히 고주파 신호의 영역에 해당하며, 선로의 커플링이나 감쇄 등이 우려될 것이다. 당연히 실제로도 문제가 있다. 지금까지는 엔지니어의 노하우에 의존하여 해결되던 Digital 분야의 문제들에, 이젠 더 이상 ‘경험’이라는 약발이 안 먹히기 시작한 것이다.

바로 이러한 High Speed Digital의 선봉장 역할을 하는 것은 다름 아닌 메모리, 그중에서도 DDR2 메모리가 그 키워드라 할 수 있다. 언뜻 생각하면, 전자장비의 두뇌인 프로세서는 이미 10년전에 GHz 의 벽을 돌파했고, 메모리는 이제야 Gbps 단위를 넘어섰는데, 어째서 프로세서가 아닌 메모라가 고속 digital의 키워드인가 생각이 들 것이다. 이미 클럭 속도가 3GHz를 넘어버린 CPU보다 이제 기껏 800Mbps에 도달한 DDR2가 왜?

답은 간단하다. 잘 생각해보면 CPU의 동작속도는 CPU 칩 자체 내부의 동작속도이지, 인터페이스의 속도를 의미하는 것이 아니다. 즉, 인텔이나 AMD와 같은 CPU 메이커들이 패키지 내부에서 해결해야하는 SI(Signal Integrity) 문제일 뿐, 외부의 사용자가 예민하게 신경쓸 문제가 아닌 셈이다.

반면 메모리의 속도는 곧바로 인터페이스 버스 속도를 의미한다. 다시 말해서 DDR2가 800Mbps로 동작한다면, CPU와 DDR2는 진짜로 800Mbps의 데이터 전송률로 통신해야 한다. 그리고 바로 이러한 고속동작신호의 문제점은 버스 인터페이스에서 발생한다.

그동안 CPU가 열심히 자신의 동작속도를 올리며 발전할 동안, 메모리 동작속도, 즉 버스속도는 상대적으로 더딘 속도로 발전해왔다. 33MHz에서 66MHz으로 올라서는데 대체 몇 년이 걸렸던가? 그것이 차근차근 속도를 빨리하다 DDR2 메모리에 와서 급작스럽게 800MHz라는, 이동통신 RF주파수 수준의 고주파로 올라선 것이다.

지금까지 메모리의 발전사에서 중요한 것은, 동작속도의 상승이 아니라 대량생산에 따른 가격하락 이슈였다. 큰 메모리를 사용하기엔 용량대비 비용이 CPU보다 훨씬 비용이 비쌌고, CPU의 속도는 성능에 영향을 주지만 메모리의 크기는 성능의 높고 낮음보다 근본적인 차원 - 어떤 기능이나 그것이 응용된 시장 자체를 가능/불가능하게 만드는 Bottle neck - 으로 여겨져 왔기 때문이다.

실제로 지금의 Digital 세상을 만드는데 가장 큰 역할을 한 사건은 메모리 가격의 하락이라고 말하는 전문가도 많다. 이처럼 고용량 메모리의 사용에 부담이 적어졌기 때문에, 거의 모든 전자장비에 메모리가 쉽게 자리잡았던 것이다. 바로 그렇기 때문에 이러한 급격한 메모리의 속도상승은 더욱 커다란 파장을 불러일으키고 있다.

많은 Digital 엔지니어를 당황스럽게 만들고 있다. 예전의 설계방식으로 PCB의 선로들을 배치하면 동작 자체가 불능에 빠지기 일수이며, 단순히 경험과 눈대중으로 하기엔

이러한 Dgital의 고속화 중에서도 가장 눈에 띄이는 것이 있다면, 바로 DDR 메모리 시리즈의 등장이다.

3. 고속 PCB 기술