수 Gbps 고속 인터페이스의 오류검출을 위한 자가내장측정법의 가속화 연구

Abstract

본 논문에서는 고속 인터페이스 비트오류율(BER, Bit Error Rate)의 수학적 모델을 기반으로, 간단하고 정확하게 시간마진을 추정할 수 있는 '선형 근사화 추정법(linear approximation method)'을 제안하였다. 기존의 Q-factor를 이용한 추정법과 제안한 선형 근사화 추정법을 이용하여 <TEX>$10^{-13}$</TEX> 이하의 BER을 얻기 위한 시간마진을 추정한 결과는 실측한 값과 비교할 때 약 0.03UI 정도의 작은 오차를 갖는다. 이 중 선형 근사화를 이용한 가속 자가내장측정법(built-in self test)을 내부 BERT(BER Tester)를 포함한 하드웨어로 구현하였다. 3Gbps, 95% 신뢰 수준에서 <TEX>$10^{-13}$</TEX> BER 기준의 시간마진을 직접 측정하는데 소요되는 시간이 약 5.6시간인데 반해, 가속 자가내장측정법은 0.6초 이내에 유사한 정확도로 시간마진을 추정한다. 시간마진 추정치는 시간마진을 내부 BERT로 직접 측정한 값과 0.045UI 이하의 작은 오차를 보였다. In this paper, we propose a 'linear approximation method' which is an accelerated BER (Bit Error Rate) test method for high speed interfaces, based on an analytical BER model. Both the conventional 'Q-factor estimation method' and 'linear approximation method' can predict a timing margin for <TEX>$10^{-13}$</TEX> BER with an error of about 0.03UI. This linear approximation method is implemented on a hardware as an accelerated Built-In Self Test (BIST) with an internal BERT (BET Tester). While a direct measurement of a timing margin in a 3Gbps interface takes about 5.6 hours with <TEX>$10^{-13}$</TEX> BER requirement and 95% confidence level, the accelerated BIST estimates a timing margin within 0.6 second without a considerable loss of accuracy. The test results show that the error between the estimated timing margin and the timing margin from an actual measurement using the internal BERT is less than 0.045UI.