즉각적 만족이 필요한 첨단 기술세계
2014년 12월 13일
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불경기로 인해 즉각적 만족에 대한 요구는 최근에 줄어들고 있다. 기술적으로 발전한 현대 사회에서는 즉각적 만족이 마치 당연한 것처럼 여겨져 왔다. 원하는 모든 것을 당장 얻을 수 있는 것이 당연한 일이었다. 3분 만에 전자레인지로 요리를 하고, TV에서는 하루 24시간 내내 뉴스, 일기예보, 스포츠가 방영된다. 스마트폰, 인스턴트 메시징, 인터넷은 언제 어디에서나 사람들을 연결해 준다. 기술 발전으로 인한 편의가 점점 더 커짐에 따라 삶은 "인스턴트"의 연속이 되었다. 인스턴트 정보 액세스, 인스턴트 온라인 주문, 인스턴트 커피, 인스턴트 식스팩 복근 등 온 세상에 인스턴스가 넘쳐난다.

요즘에는 즉각적 만족에 대한 욕구가 시들해지고 있고, 대신 지연 만족이라는 개념이 새롭게 등장하고 있다. 지연 만족이 관심을 받게 된 이유는 대공황 이후 최악의 금융 붕괴가 발생하면서 금욕과 절약이라는 과거의 덕목들이 새롭게 재조명된 것과 관련이 있다. 이제 패스트 푸드의 시대는 지나갔고 가족 및 친구들과 함께 직접 요리하고 느긋하게 식사를 즐기는 슬로우 푸드의 시대가 도래하고 있다. 트위터와 페이스북에 지친 사람들은 이제 휴대폰과 랩톱을 닫고 야외에서 친구, 가족, 이웃들과 직접 만나서 어울리고 있다. 수천 년 전에 만들어진 "행복은 기다리는 자에게 온다"라는 격언이 오늘날에도 그대로 적용되고 있는 셈이다. 즉각적 만족과 지연 만족은 각각의 때와 장소가 있다. 두 개념은 서로 평화롭게 공존할 수 있다. 즉각적 만족은 인터넷 사회의 기초 원칙이며, 기업은 여전히 제때 효율적인 방법으로 제품과 서비스를 제공할 것이다.

이 이야기는 거의 모든 전자 시스템에 사용되고 있는 기초적인 타이밍 구성 부품인 크리스탈 발진기(XO)에도 그대로 이어진다. 최근에 고객사를 방문했을 때 한 구매 관리자는 발진기 주 공급업체가 몇 개월 만에 한 번씩 발진기를 공급하기 때문에 납기 기간을 26주 이상으로 길어지고 있다고 털어놓았다. 이런! 인터넷 경제를 먹여 살리는 엔진을 제공하고 기업의 합당한 즉각적 만족을 충족시켜야 하는 전자 산업의 공급업체가 도대체 어떻게 6개월 납기 기간을 가지고 경쟁할 수 있겠는가?

크리스탈을 주파수 기준으로 삼고 있는 기존의 크리스탈 발진기는 모든 고유 주파수에 맞춰 커팅, 가공, 처리, 조립되어야 한다. 따라서 제조 공정의 각 단계마다 실패할 가능성이 존재한다. 이 기계 집약적 프로세스는 높은 주파수에서 더욱 어려워진다. 발진기의 주파수는 크리스탈 두께와 반비례하며, 크리스탈은 얇아질수록 잘 부러지기 때문이다. 그리고 크리스탈은 얇아질수록 노후화도 빨라진다.

밀폐된 크리스탈 발진기 패키지 내의 오염 상태도 XO의 노후화에 악영향을 미칠 수 있고, 이로 인해 제품 유효 수명이 다 되지 않았는데도 XO가 제대로 시동되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 발진기 제조 프로세스의 마지막 단계, 즉 덮개를 패키지 캐비티에 용접하는 과정에서 크리스탈이 압력을 받아 ppm 변화를 일으킴으로써 디바이스가 최종 테스트를 통과하지 못할 수도 있다.

설상가상으로, 고유 주파수가 급증함에 따라 공급망이 지나치게 복잡해지고 있다. XO 공장이 원활하게 돌아가고 최종 고객까지의 공급망이 지속적으로 유지되기 위해서는 크리스탈 블랭크와 세라믹 기판을 비롯한 원자재가 수백 아니 수천 개의 SKU를 거쳐 신중하게 관리되어야 한다. 종합적으로, 이러한 복잡한 요인들로 인해 특히 맞춤형 주파수 발진기의 경우 리드 타임이 길어지고 자주 바뀌게 된다.

다른 IC 공급업체들은 고정 주파수 맞춤형 발진기를 PLL(Phase-Locked-Loop) 기반 발진기 솔루션으로 대체함으로써 XO 제조 프로세스를 단순화하려고 시도했다. 이 경우에는 PLL이 크리스탈 주파수를 일정량 증폭시켜 원하는 목표 주파수를 만들어낸다.

과거에는 이러한 PLL 기반 솔루션에 세 가지 심각한 결점이 있었다. 첫째, PLL이 발진기의 출력 클럭에 상당한 지터를 더하기 때문에 성능에 민감한 SerDes 디바이스에 대해서는 이러한 프로그래밍 방식 솔루션을 사용하여 기준 타이밍을 제공하는 것이 불가능한 경우가 많았다. 둘째, 이러한 솔루션은 온보드 전원 공급 필터링을 거의 또는 전혀 제공하지 않는다. 최종 애플리케이션의 전원 공급 장치에서 발생하는 전환 잡음은 일반적으로 XO의 출력 클럭 신호에 10~50 ps rms 위상 지터를 더한다. 따라서 XO 때문에 설계가 시스템 레벨 지터 규정 준수 테스트를 통과하지 못할 위험성이 커진다. 셋째, 이러한 솔루션은 종종 공통 주파수에만 사용할 수 있다. 대부분은 몇 가지 정해진 주파수만 지원하기 때문에 XO 제조업체가 대다수 주파수에 대해 기존의 복잡한 제조 모델을 계속 사용할 수밖에 없다.

XO 문제를 극복하는 기술 솔루션
실리콘랩스는 기존 크리스탈 발진기와 관련된 여러 가지 제약을 없애기 위해 독점적이고 혁신적인 DSPLL 기술을 개발했다. DSPLL 기술은 고속 SerDes/PHY용 주요 타이밍을 제공하는 데 종종 사용되는 고주파수 로우 지터 발진기와 관련된 공급망 문제를 해결할 수 있게 도와준다. DSPLL 아키텍처의 PLL 기반 접근 방식은 제조하기 쉬운 일반적인 저주파수 크리스탈에서 100kHz부터 1.4GHz까지의 주파수를 합성할 수 있다. 이러한 주파수 유연성 덕분에 각 주파수에 대해 고유 크리스탈을 사용할 필요가 없기 때문에 발진기 공급망이 간소화된다.

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실리콘랩스의 DSPLL 기반 발진기는 동급 솔루션보다 4배 두꺼운 표준 저주파수 AT-컷 크리스탈을 사용함으로써 제조성, 수명, 안정성을 높여 준다. DSPLL 기술을 기반으로 하는 XO 및 VCXO는 지터가 0.2 ps rms 정도까지 낮기 때문에 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, SONET/SDH, 10/40/100G OTN, JESD204B, 3G SDI, 6G SDI, 12G SDI, PCI Express 등의 고속 직렬 인터페이스 애플리케이션에 적합하다. 단일 주파수 XO 및 VCXO 외에도 실리콘랩스는 단일 구성 부품으로 여러 발진기를 대체할 수 있는 멀티 주파수 XO/VCXO를 제공한다. 더 나아가 DSPLL 기반 크리스탈 발진기는 24시간 정도의 짧은 납기 시간으로 사용 가능하다. 이것은 즉각적 만족에 대한 열망을 충족시키는 데 도움이 될 것이다.

그러니까 여기서는 아브라함 링컨이 말한 "기다리는 자가 얻기는 하지만, 앞서 노력한 사람들이 남겨 놓은 것들만 얻을 수 있다"라는 조언을 새겨들어야 한다.

지연 만족은 개인과 가족의 삶에 대해서는 훌륭한 철학이다. 하지만 오늘날의 급변하는 글로벌 경제 속에서는 차세대 애플리케이션을 개발하고 제품을 내세워서 경쟁할 때는 출시를 대폭 앞당기는 것이 필수적이다. 즉각적인 만족을 제공하는 퀵턴 구성 부품을 사용함으로써 개발자는 일정에 맞춰 또는 심지어 일정보다 앞서 프로젝트를 완료하고 남는 시간을 느긋하게 즐겨야 하는 인생사에 더 많이 쏟을 수 있다. 그래야 휴대폰으로 통화하거나, 이메일 주고받거나, XO/VCXO 리드 타임에 대해 고민할 필요 없이 느긋하게 집밥을 먹거나 공원을 산책할 수 있게 될 것이다.

저자소개
실리콘랩스의 타이밍 제품 담당 마케팅 책임자인 James Wilson은 오스틴에 있는 텍사스대학에서 기계공학 학사 및 기업경영 석사 학위를 취득했다. 과거에는 오스틴 소재 Freescale Semiconductor의 네트워킹 및 통신 시스템 그룹에서 근무했다.

그래픽 / 영상
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