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  • 시리얼 ATA 규격의 고속 스토리지 설계
    _[HARDWARE]/INTERFACE 2009. 9. 26. 00:13
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    Serial ATA Gen1(1.5Gb/s), Gen2(3.0Gb/s)등으로 분류한다.

    SATA Gen 1i/2i, Gen 1m/2m등이 있는데 i 1미터 케이블을 사용하는 데스크탑이나 모바일 PC등에
    사용되는
    SATA를 지칭하며 m 2미터 케이블을 지원하는 외부 SATA 어플리케이션을 위한 정의이다.
    (SATA
    국제기구 웹사이트 : http://www.sata-io.org)

    몇 가지를 제외하곤 서로 호환이 가능한데 첫째, m에서 신호 감쇠 문제를 해결하기 위해 최소 송신진폭은
    늘고 최소 수신진폭은 줄었다는 것과 둘째
    , EMI ESD에서 보호되기위한 케이블과 탈부착을 위한 튼튼한
    커넥터
    (i와 호환불가)이다.

    기본적인 SATA의 개념은 여기까지 하고 설계관점에서 기술 해 본다.

    Serial ATA신호들은 약 100피코초 정도의 상승시간을 가지고 있어서 짧은 에칭 길이라도 전송선로로
    취급해야 한다
    .
    FR4 PCB Serial ATA를 구현하기 위해 따라야 할 레이아웃 규칙에 대하여 알아보도록 한다.

    크게 두가지 카테고리로 나눌 수 있다. (1)
    차동신호설계
    , (2)임피던스 부정합의 회피.

    (1)
    차동신호 설계
    • 차동쌍들은 5mil 이내에서 길이 정합
    ->
    부정합은 신호차 감소, 비트오율 증가, 동상잡음이 발생 할 것이고 EMI 방사량이 늘어난다.
    • 보드 바깥층에서 나란히 지나가게 한다.
    ->
    마이크로 스트립
    • 차동쌍이 다른 레이어에 경로가 지정되어야 한다면 에치 길이는 비아의 양단에서 정합한다.
    • 차동쌍의 에치가 기준면과 에치 높이차의 6~10배가 되도록 한다.(10배 선호)
    ->

    • 차동에치를 150mil 이상 떨어뜨리지 말 것.
    -> EMI issue
    Serial ATA 차동쌍은 100 ohm의 차동 임피던스를 가져야 한다.
    • 동일 레이어에서 다른 신호들로부터 기준면과 에치 높이차 보다 10~15배 이격하여 배치한다.
    • 수 기가비트 차동신호 위에 테스트 포인트나 테스트 비아를 만들지 말 것.

    (2)
    임피던스 부정합의 회피
    • 최소 에치폭의 높이는 4mil.
    • 커패시터 패드에 의한 에치폭의 변화를 최소화 하기위해 0402(1005) 패키지의 10nF을 사용한다.
    • 가능하면 단일 레이어에서 배선한다.
    ->
    레이어 변경이 필요하다면 레이어의 변경에 따라 적절한 반사전류 경로를 보장할 수 있도록 신중해야
        한다
    .
    • 커넥터 임피던스 설계가 선로 임피던스에 정합되는지 확인한다.
    • 가능하면 표면 실장부품을 사용한다.

    [
    참고]
    Electronic Engineering Times 기고문(March 16~31, 2005)


    By steve Yum
    Product Marketing Manager
    Storage Semiconductors

    Glenn L Marks
    Principal Engineer
    Silicon Image

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