출시고유 특허기술 통해 60 GHz 대역폭과 160 GS/s 샘플 속도 구현

르크로이(LeCroy Corporation)는 모듈형 디지털 오실로스코프 LabMaster(랩마스터) 시리즈의 최상위 기종으로 측정 대역이 최대 60 GHz인 실시간 오실로스코프 LabMaster 10Zi 시리즈를 발표했다.
LabMaster 10Zi는 기본적으로 단일 포착 모듈에서 4채널, 36 GHz 대역폭, 80 GS/s를 제공한다. 르크로이 특허기술인 DBI(Digital Bandwidth Interleave)를 통해 두 개의 36 GHz 채널을 결합해 60 GHz 대역폭과 샘플 속도 160 GS/s를 구현했다. 이는 기존 WaveMaster 8Zi-A 시리즈나 LabMaster 9Zi-A 시리즈보다 채널 당 2배 더 높은 대역폭에 해당한다. 또한 독자적인 ChannelSync(채널싱크) 기술을 통해 36 GHz를 최대 20채널에서, 60 GHz를 최대 10 채널로 제공한다. ChannelSync 기술은 서로 다른 여러 개의 채널을 하나의 오실로스코프 시스템으로 정확하게 동기화해주는 기술로서, 대역폭과 채널 수를 사용자의 필요에 따라 유연하게 구성할 수 있다.
LabMaster 10Zi의 트리거 대역폭은 30 GHz이며, 지터 노이즈 플로어는 50 GHz 및 60 GHz 모델에서 100 fs rms이다. 하이엔드 오실로스코프의 성능 지표로서 일반적으로 사용되는 상승 시간(풀 스케일 진폭의 20-80%)은 60 GHz 모델에서 5.5 ps, 36 GHz 모델에서 9.75 ps이다. 이밖에도 14.1 Gb/s 속도의 80비트 시리얼 패턴 트리거가 8비트/10비트와 64비트/66비트 심볼 트리거 및 PCI Express Gen3 신호를 빠르게 검증해낸다. 이러한 트리거 능력을 갖춤에 따라, 고속 시리얼 통신 분야의 디버깅과 PCI Express 링크 계층의 특정 심벌로 발생하는 에러를 분리할 수 있다.
이와 관련, 오창훈 르크로이코리아 기술지원팀 부장(사진)은 “LabMaster 10Zi는 단순한 오실로스코프가 아닌 신호를 디버깅하고 분석하는 쪽에 집중하고 있다”고 강조했다.

8HP 공정과 대역폭 증폭 기술 채용
60 GHz의 초 고대역은 르크로이가 개발한 36 GHz 대역, 샘플링 속도 80 GS/s를 실현하는 반도체 기술과 하나의 반도체에서 이용 가능한 대역폭을 높여주는 DBI 기술, 여러 모듈의 고정밀도 동기 운전을 가능하게 하는 ‘ChannelSync’ 기술을 통해 달성했다.
반도체 기술은 IBM의 130 nm SiGe-바이폴라 CMOS 공정인 ‘8 HP’를 이용한다. 8 HP SiGe는 4세대 SiGe 공정으로 이전 7 HP SiGe보다 2배 향상된 최고 200 GHz의 트랜지스터 스위칭 속도와 3~4 dB 더 낮은 기본 노이즈를 지원한다. 8 HP 공정에서 제조한 36 GHz 반도체 칩셋이 발생하는 노이즈 특성은 7 HP 공정에서 제조한 20 GHz 반도체 칩셋에서 발생하는 노이즈와 동등하며, 낮은 소비전력을 가지므로, 하나의 포착 모듈에서 채널 수를 경쟁제품보다 2배 더 사용하더라도 전력소모에 차이가 없다.
DBI 기술은 하나의 반도체에서 이용 가능한 대역폭을 2~3배 높여준다. 르크로이는 DBI 기술이 실시간 오실로스코프 대역폭을 반도체가 가진 대역폭 이상으로 사용할 수 있는 유일한 방법이라고 설명했다. 60 GHz LabMaster 10Zi의 포착 모듈은 7세대 르크로이 DBI를 적용해 4채널의 36 GHz 반도체 기반 포착 모듈의 대역폭을 2배 확장하여 2채널에서 60 GHz 대역폭, 160 GS/s 샘플 속도, 1024 Mpts/Ch 분석 메모리를 제공한다.

최대 10채널까지 확장 가능
LabMaster 시리즈는 모듈형 디지털·오실로스코프다. ‘포착 모듈(Acquisition Module)’이라고 하는 포착 장치와 디스플레이 및 제어 패널, 연산장치를 분리해서 각각 독립시킨 구성을 하고 있기 때문이다. LabMaster 포착 모듈은 8 HP SiGe 공정과 DBI 기술을 적용했고, 반도체 기반의 36 GHz 기본 성능에 2채널 시 60 GHz 성능을 제공한다. LabMaster 마스터 컨트롤 모듈(MCM-Zi)은 디스플레이와 제어 패널, ChannelSync 기능 및 고성능 서버급 CPU를 포함하고 있다.
LabMaster 10Zi는 하나의 마스터 컨트롤 모듈과 하나의 포착 모듈이 기본 시스템이며 4채널에서 36 GHz를, 2채널에서 60 GHz를 제공한다.
마스터 컨트롤 모듈의 ChannelSync 기능에 의해 최대 5대의 포착 모듈을 결합해서 사용할 수 있으며, 이를 통해 20채널에서 36 GHz를, 10채널에서 60 GHz를 제공하는 멀티 채널의 오실로스코프로 사용할 수 있다.

추가 모듈과 옵션
다양한 목적에 맞게 르크로이는 25 GHz와 30 GHz (각 80 GS/s 샘플 속도) 모델도 제공한다. 이 모델들은 2채널에서 50 GHz, 160 GS/s로 사용할 수 있다. 모든 새로운 포착 모듈은 LabMaster 10Zi 마스터 컨트롤 모듈에 간단히 연결하여 채널을 확장할 수 있으며, 대역폭 업그레이드를 지원한다.
기본 메모리는 채널 당 20 Mpts이며(4채널에서, 대역폭 인터리브 시 메모리는 2배가 됨), 32, 64, 128, 256, 512 Mpts의 메모리 옵션이 있다. 최대 분석 메모리는 60 GHz에서 1024 Mpts/Ch이고, 36 GHz에서 512 Mpts/Ch이다.
이전 LabMaster 9Zi-A의 모든 소프트웨어 및 하드웨어 옵션, 액세서리와 프로브를 그대로 사용할 수도 있다.

적용분야
LabMaster 10Zi는 28-32 Gb/s SERDES, 멀티 래인 시리얼 데이(40/100GbE, PCIe Gen3), 광 코히런트 모듈레이션 통신 등과 같은 향상된 고속 데이터의 전송 및 통신의 개발을 검증할 수 있다.
최고 대역폭을 4채널에서 이용 가능하므로, 여러 개의 시리얼 데이터 래인 사이의 크로스토크 문제나 전원 분포 네트워크와 시리얼 데이터 래인 사이에서 발생하는 크로스토크 문제를 디버깅할 수 있다. 또한 QPI(Quick Path Interconnect)와 같은 시리얼 데이터 신호의 클록과 데이터 차동 신호를 모두 수집할 수 있다.
예를 들어, 28 GBaud (112 Gb/s) DP-QPSK 광 코히런트 변조 시스템의 테스트를 위해서는 4채널의 36 GHz 반도체 기반 LabMaster 10Zi 오실로스코프를 사용할 수 있다. 또한 2채널의 50 GHz Lab Master 10Zi를 사용하면, 28 GBaud DP-QPSK 시스템과 28-32 Gb/s SERDES의 지터를 정확하게 분석할 수 있다. 이 오실로스코프는 28 Gb/s NRZ의 3차 고조파 이상을 측정할 수 있는 대역폭을 제공한다. 60 GHz LabMaster 10Zi로는 4차 고조파 신호도 포착할 수 있다.
LabMaster 10Zi의 60 GHz 2/4채널 시스템을 사용하면, DP-QPSK의 125 GBaud (500 Gb/s) 또는 16-QAM의 1 Tb/s 개발까지도 검증할 수 있다.