コンピュータやストレージ、通信の分野では、データの伝送速度が継続的に高まっています。それに伴い、シグナルインテグリティの問題が以前にも増して浮き彫りになってきています。Renesasは、シグナルインテグリティを確保するための製品ポートフォリオとして、広く採用されている数GbpsのI/Oプロトコルに対応するシグナルコンディショニング用のデバイスを数多く提供しています。それらの製品を活用することにより、伝送距離が長い場合でも信号の品質を維持しつつ、基板レイアウトにおける制約を緩和できることから設計の簡素化を図ることが可能になります。

Renesas社のシグナルコンディショナが提供するメリット

  • 長い配線を必要とするアプリケーションにおいて、ケーブル長を最大で10m以上、トレース長を65インチ以上にまで延長できます
  • 長いケーブル／トレースを使用できることから、システム設計の複雑さが緩和され、開発時間を短縮できます
  • ビット誤り率（BER）を低減できます

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シグナルインテグリティの課題

高速信号の品質は、トランスミッタ、レシーバ、チャンネルの特性が原因で、最終的にレシーバに到達するまでに、許容できないレベルにまで低下する場合があります。Renesasの信号リピータ（シグナルコンディショナ）は、このような問題を解決するために特別に設計されています。具体的には、ケーブルやプリント基板のトレースにおける減衰とISI（Inter-symbol Interference）ジッターを補償し、ターゲットとなるレシーバにおけるジッターを最小化してアイの開きを最大化します。これは、送信信号を増幅するか、受信信号をイコライズするかによって行われます。チャンネル長が長かったり、ビアやコネクタによって不連続性が生じていたりするためにいずれか一方だけでは十分な効果が得られない場合には両方が適用されます。また、Renesasのリタイマは、ランダムジッターを低減することによって信号の品質をさらに高めます。

Renesasの信号リピータIC（シグナルコンディショナ）

信号リピータICで構成されるRenesasのSIPファミリは、コンピュータ、ストレージ、通信の分野を対象とし、伝送速度が5GbpsのPCI Express®（PCIe） Gen2、USB 3.0、6GbpsのSAS/SATA、6.25GbpsのSerial RapidIO®2.1などの標準規格をサポートします。Renesasのシグナルコンディショニング製品は、高度な受信イコライゼーションと送信ディエンファシスの機能に加えて診断機能も備えています。そのため、製品の設計を簡素化し、市場投入までの時間を短縮することが可能になります。また、プリント基板上のトレース、バックプレーンのトレース、外部デバイスに接続するケーブルを長い距離にわたって駆動でき、最適なシステム性能を確保することができます。加えて、Renesasの信号リピータICは、LOS（Loss of Signal：信号消失）の検出機能や、個々のチャンネルのループバック診断機能、2：1のマルチプレクサ／デマルチプレクサ機能を搭載しています。さらに、I2C、制御ピン、またはEEPROMによって構成が可能な2/4/8系統の差動チャンネルをサポートするほか、消費電力を最小限に抑えるための省電力モードも用意されています。

Renesasのシグナルコンディショニング用リタイマ

Renesasのリタイマは、業界で初めてPCIe 3.0の仕様に完全に準拠するシグナルコンディショニング製品です。PCIeのAutomatic Link Equalization（自動リンクイコライゼーション）プロシージャに準拠しており、システム設計が容易になるとともに、PCIeに準拠するあらゆる拡張カードやホストバスアダプタを使用する際の信頼性を向上させることが可能です。シグナルコンディショナは、シグナルインテグリティを向上し、ケーブルやプリント基板のトレースの最大長を2倍以上に延長できるように設計されています。具体的には、ターゲットとなるデバイスに信号を送信する前に入力信号からのランダム・ジッターと確定的ジッターの両方を低減することが可能です。

Renesasのリピータ／リタイマは、ブレードサーバー、エンタープライズ向けストレージ、通信システム、クラウドコンピューティングにおけるシグナルインテグリティの課題を解決するうえで最適な製品となっています。

インタフェース&コネクティビティ

カテゴリ

PCI Express® Gen2用リピータ

2.5Gbpsから5Gbpsまでの伝送速度を必要とするアプリケーション向けに最適化されたシステムレベルの信号リピータ

PCI Express® Gen3用リタイマ

2.5Gbps、5Gbps、8Gbpsの伝送速度を必要とするアプリケーションに最適な信号リピータ製品

SAS/SATA 6Gリピータ

1.5Gbpsから6Gbpsの伝送速度を必要とするアプリケーションに最適な信号リピータ製品

Serial RapidIO® 2.1リピータ

2.5Gbpsから6.25Gbpsの伝送速度を必要とするアプリケーションに最適なRapidIO信号リピータ

マルチプロトコルリピータ

1.5Gbpsから6Gbpsまでの要求の厳しいアプリケーションに最適化された信号中継器

ビデオ&トレーニング

IDT Signal Integrity Products - Repeaters for PCIe, USB, and SATA

Description

IDT provides a broad portfolio of active signal conditioner ICs.  These Repeaters support data rates up to 6.25Gbps and allow for reliable communication over long circuit board traces or across long cables. This video provides an introduction to IDT's Signal Integrity Product line, and shows a brief demonstration of PCIe 2.1, USB 3.0 and 6G SATA repeater capabilities.  Other protocols offered include 6G SAS, sRIO, XAUI and more. Presented by Ken Curt, Product Manager, Integrated Device Technology, Inc. Learn more at http://www.idt.com/go/SIP.

Transcript

Hello. Today I'd like to demonstrate IDT repeater signal integrity products. These repeaters are part of IDT's portfolio of active signal conditioning devices for multi gigabit per second serial protocols. Before we look at the demo, though, I'd like to review some basic concepts of signal integrity.
 
Multi-gigabit per second signals, as used in today's systems, degrade quickly when traveling across a PCB trace, often in just a few inches. Poor quality signals can result in a loss of system performance and even compromise reliability. 
 
IDT signal integrity products are specifically engineered to improve signal quality by eliminating jitter or noise and correcting for attenuation or loss. This results in better signal margins to ensure good signal communication and optimum system performance. 
 
Signal integrity devices are used in a wide variety of applications today, including servers, personal computers, telecom and storage systems, medical and electronic instrumentation and more. In a blade server system, for example, signals must cross from the host controller on a CPU board, across a backplane with multiple sets of connectors, and then to an IO board or another CPU board. Trace links can exceed 24 inches easily while cables of six meters are not uncommon going from chassis to chassis. At these distances, signal quality will be a problem, certainly a concern. 
 
Now, let's look at the demo system. At the bottom, here, it begins with a standard, off-the-shelf, small form factor desktop PC and motherboard. But, as you can see from this 28-inch stack of FR four-trace, the 15-meter PCI express cable, the seven meters of USB cable, and the six meters of SATA cable, our purpose, here, is to show the repeater capabilities, rather than how you would design a real system.
 
The five gigabit per second PCI Express Gen2 signals originate on the motherboard and pass through a connector set, then across this passive trace card, to an IDT PCI Express Gen2 repeater card. From that repeater card, they pass another passive trace card, to another IDT repeater card, and then over this long 15-meter cable, to another IDT repeater card, where they're received by a USB3 controller. 
 
From the USB3 controller, signals transfer across seven meters of cable, through an IDT USB3 repeater, and then to the hard disk drive here. 
 
This data channel, with its many segments and connectors is complex and electrically difficult. As a point of reference, PCI Express can typically support 16 inches of trace in one connector at five gigabits per second. Here, we've shown 28 inches of trace, almost twice as long, plus 15 meters of cable, and seven sets of connectors. 
 
Also in this demo, is a six gigabit per second SATA hard disk drive, attached with six meters of low cost SATA cable. 
 
On the monitor, we can see that the three hard disk drives are recognized, and the PCI Express link to the USB3 controller is running at the full five gigabit per second data rate.
 
The repeaters in this design allow this system to operate at full speed. IDT's repeaters are server-class products, because they offer comprehensive capabilities for signal optimization. To make this optimization easy, we provide a simple windows utility, with drop-down selection menus that allows parameters to be quickly changed. You can adjust receiver equalization, output swing and emphasis, the IO termination, and many other operating parameters. 
 
We provide example files for typical applications that can be loaded into the utility to begin your system evaluation, and then updated and saved when the signals are adjusted and optimum.
 
So, to conclude this demonstration, we've shown that IDT repeaters can support reliable five and six gigabit per second data transfers across complex channels for PC Express USB3, and six gigabit per second SATA. 
 
IDT offers signal conditioners for many popular protocols, including PCI Express, USB3, SATA, SAS, XAUI, SRIO, and more. Devices are available in various widths from two to 16 channels, and in package options from 20 QFN to 196 BGA. Most devices offer channel mux, demux, and loop-back capabilities. 
 
Well, thank you for watching this introduction to IDT signal integrity products. For more information, please contact IDT.
 
Video List