SI는 결국 “Rx가 올바른 타이밍에 올바른 Voltage를 보고 있는가”에 달려 있다. 디지털 로직은 전류량(I)이 아니라 전압(V) Threshold(VIH/VIL)에 따라 ‘1’과 ‘0’을 판단하게 된다.
앞서 잠깐 본 반사(reflection), 오버슈트/언더슈트, 링잉(ringing), 지터(jitter) 같은 SI 문제들은 모두 전압 파형의 왜곡으로 판단 내리는 것을 볼 수 있다.
터빈이 일정한 속도로 회전해야하는 상황을 가정하여 생각해보자.
- PI(Power Integrity) 관점 : 터빈이 일정한 속도를 유지하려면, – 급수는 끊기지 말아야 하고 – 유량이 순간적으로 늘어나더라도 그걸 감당할 여유가 있어야 한다 → 전자 회로에서는 이것이 디커플링 캐패시터, 낮은 전원 임피던스, 충분한 공급 전류 능력을 뜻한다.
- SI(Signal Integrity) 관점 : 그 유량과 수두가 안정적으로 유지될 때, – 압력이 일정하고 → 터빈 날개가 부드럽고 일정하게 회전 – 고속 회전 중에도 진동 없이 일정한 동력을 유지 → 전자 회로에서는 이것이 바로 반사 없는 전압 파형, 지터 없는 타이밍, 스레숄드 전압이 안정된 신호에 해당한다.
통상적인 IC를 살펴보면 아래와 같은 형태를 가지고 있을 것이다.
+--------------------------------+
VDD ──| |── DGND
VDQ ──| +----------+ +--------+ |── AGND
I/O ──| | DIGITAL | | ANALOG | |── GND
DRV ──| +----------+ +--------+ |
+--------------------------------+이를 좀 더 간소화 해서 살펴보면,
+----------------------+
POWER --| |-- DGND--+---- GND
| +--------------+ | |
| | DIGITAL | | |
| +--------------+ | |
| | ANALOG |---|-- AGND--+
| +--------------+ |
+----------------------+이러한 형태를 갖추고 있는데, 결론적으로, 이 회로 구조에서 각 부하(디지털 블록, 아날로그 블록, I/O 등)가 작동하기 위한 내부 Resistance, 부하 저항을 갖고 있을 것이다. 또한 각 회로를 동작하기 위한 전류가 필요할 텐데. SI 관점에서는 “회로 내부에 실제로 얼만큼 전류가 흐르느냐”가 아니라 “부하가 요구하는 전류만큼 안정적으로 공급받아, 원하는 전압 레벨(V)을 유지하느냐”가 중요하다.
이 Voltage Level을 잘 유지해주려면 파워 단에서 모든 회로가 소모하는 전류를 커버해줘야 하지만… 이는 PI의 영역이다.