§ Crosstalk이 점점 더 문제가 되는 이유?

Crosstalk 문제를 심각하게 하는 각각의 요소들을 살펴보면 기술의 발달로 인한 PCB상의 많은 Component들의
고집적화로 배선간 간격은 감소해서 Near-end Crosstalk와 Far-end Crosstalk를 둘 다 증가시키고 있습니다.

여기서 Near-end Crosstalk란 “NEXT”라고도 하며 전송선로에서 유도된 전류가 신호 전류의 진행 방향과
반대 방향으로(송신단 쪽으로) 전파되는 Crosstalk를 의미하며, Far-end Crosstalk란 “FEXT”라고도 하며 어떤 전송선로에서
다른 전송선로의 신호가 그 선로의 신호와 같은 방향으로 유기되는 Crosstalk를 의미합니다.

그리고 고속화로 인해서 Clock 주파수는 증가하고 Rising time은 감소하기 때문에 Far-end Crosstalk을 증가시킵니다.
또한, 긴 길이를 가지는 Coupled Interconnection의 경우 Far-end Crosstalk은 더 심각해져서 두 배선간의 Switching 시간차가
없을 경우는 Switching 방향에 따라 시간 지연이 차이가 나서 Timing margin을 감소시키고 두 배선간의 Switching 시간차가
있을 경우는 Far-end Crosstalk이 펄스 형태의 Noise로 나타나서 Noise margin을 감소시키고 심할 경우 False switching을 야기시킵니다.
게다가 data양을 증가시키기 위해서 여러 배선이 동시에 달리는 Bus 구조의 경우 Switching이 동시에 발생할 때 영향을 받는 배선의
Crosstalk 문제는 더욱 심각해집니다.

Crosstalk은 Coupling에 의한 원하지 않는 Noise가 발생할 때 좋지 않은 의미로 쓰입니다.
이 Crosstalk은 회로적인 관점에서 발생원리에 따라서 Inductive crosstalk과 Capacitive crosstalk으로 나눌 수 있습니다.

Mutual inductance(Lm)는 Victim 라인에 자기장을 통하여 전류를 유발시키고, Aggressor (Driver)라인의 전류 변화의 비와 비례하여
전압을 발생시킵니다. 그 수식은 아래와 같습니다.

Mutual capacitance(Cm)는 전기장을 통한 Trace 간의 Coupling을 나타내며, Victim 라인에 유발되는 전류 Noise는
Aggressor 라인의 전압의 변화율과 비례합니다.

위의 그림 및 파형은 Crosstalk에 대한 Spice Simulation의 예제이며 위의 C & L Matrices는 단위 길이 당
Mutual Inductance 및 Self Inductance, Mutual Capacitance 및 Self Capacitance 값을 Matrices 형태로 나타낸 값이며,
인가 전압은 2V, Rising Time은 100ps 로 Simulation 결과입니다.

Crosstalk Noise의 발생 대책은 결국 두 도선간의 Coupling을 작게 하는 것입니다.
Coupling을 작게 하는 방법으로는 다음과 같습니다. (Rule of Thumb)