- Digital System에서 신호가 제대로 전달되지 않는다면 오작동이 발생하거나 정상적인 작동이 어렵게 되는 것은 너무나도 당연한 일입니다.

이러한 관점에서 공급전압도 신호와 마찬가지라 할 수 있습니다.

SI (Signal Integrity)가 신호의 무결성, 즉 ‘신호가 얼마만큼 깨끗하게 잘 전달될 수 있는가’ 라면, PI (Power Integrity)는 ‘공급전압이 얼마나 깨끗하게 잘 전달될 수 있는가’ 라고 할 수 있습니다.

회로의 동작 주파수가 높지 않던 시절엔 크게 대두되지 않았지만 기술의 발달로 인해 수백MHz에서 수GHz대역의 High Speed Board의 개발과 그것을 분석할 수 있는 시뮬레이션 기술이 발달함에 따라 점차 그 비중이 커져 가고 있는 것이 현실입니다.

그렇다면 PI (Power Integrity)는 도대체 왜 필요할까?

다음 그림은 IC에서 신호(Clock)가 스위칭(On/Off)시에 공급전압에 미치는 영향을 간단하게 표현한 것입니다.

High Speed Board에서는 높은 주파수로 인하여 기생성분인 ESL(등가 직렬 인덕턴스)과 ESR(등가 직렬 저항)이 증가하게 됩니다. 때문에 위 그림처럼 작은 스위칭 전류라도 이들과 결합하여 큰 전압 노이즈를 일으키게 되고 이러한 전압 노이즈는 다음과 같은 문제를 발생시키는 원인이 됩니다.

1. 시스템의 오동작

2. 부품의 성능저하 및 고장

3. Board 전반의 수명 단축

4. EMI

위와 같은 스위칭 노이즈 뿐만 아니라, 이외에도 IR-DROP, Resonance, EMI 등 많은 문제를 일으킬 수 있으며, 이런 것들은 결국 제품 전체에 악영향을 미치게 됩니다.

우리가 PDN (Power Delivery Network)이라 부르는 전원 공급망이 잘 이뤄져 있어 노이즈나 기타 다른 문제들이 발생하지 않는다면 상관 없겠지만 이러한 전원 공급망이 얼마만큼 잘 이뤄져 있는지를 정확하게 확인하는 것은 매우 어렵습니다.

따라서 이러한 문제들을 PI (Power Integrity)통하여 설계 전에 미리 예측하고 대책을 마련한다면 문제 발생으로 인한 손실을 최소화 할 수 있을 것입니다.