An I/O Interface Circuit Using CTR Code to Reduce Number of I/O Pins

CTR 코드를 사용한 I/O 핀 수를 감소 시킬 수 있는 인터페이스 회로

As the density of logic gates of VLSI chips has rapidly increased, more number of I/O pins has been required. This results in bigger package size and higher packager cost. The package cost is higher than the cost of bare chips for high I/O count VLSI chips. As the density of logic gates increases, the reduction method of the number of I/O pins for a given complexity of logic gates is required. In this paper, we propose the novel I/O interface circuit using CTR (Constant-Transition-Rate) code to reduce 50% of the number of I/O pins. The rising and falling edges of the symbol pulse of CTR codes contain 2-bit digital data, respectively. Since each symbol of the proposed CTR codes contains 4-bit digital data, the symbol rate can be reduced by the factor of 2 compared with the conventional I/O interface circuit. Also, the simultaneous switching noise(SSN) can be reduced because the transition rate is constant and the transition point of the symbols is widely distributed. The channel encoder is implemented only logic circuits and the circuit of the channel decoder is designed using the over-sampling method. The proper operation of the designed I/O interface circuit was verified using. HSPICE simulation with 0.6 m CMOS SPICE parameters. The simulation results indicate that the data transmission rate of the proposed circuit using 0.6 m CMOS technology is more than 200 Mbps/pin. We implemented the proposed circuit using Altera's FPGA and confimed the operation with the data transfer rate of 22.5 Mbps/pin.

반도체 칩의 집적도가 급격히 향상됨에 따라 칩의 I/O 수가 증ㅇ가하여 패키지의 크기가 커질 뿐 아니라 칩 자체의 가격보다 패키지의 가격이 높아지고 있는 실정이다. 따라서 집적도의 증가에 의한 I/O 수으이 증가를 억제할 수있는 방법이 요구되고 있다. 본 논문에서는 CTR(Constant-Transition-Rate) 코드 심벌 펄스의 상승 예지와 하강 예지의 위치에 따라 각각 2비트 씩의 디지털 데이터를 엔코딩함으로써 I/O 핀 수를 50% 감소 시킬 수 있는 I/O 인터페이스 회로를 제안한다. 제안한 CTR 코드의 한 심벌은 4비트 데이터를 포함하고 있어 기존의 인터페이스 회로와 비교하여 심벌 속도가 절반으로 감소되고, 엔코딩 신호의 단위 시간당 천이 수가 일정하며, 천이 위치가 넓게 분산되어 동시 스위칭 잡음(Simultaneous Switehing Noise, SSN)이 작아진다. 채널 엔코더는 논리 회로만으로 구현하고, 채널 디코더는 오버샘플링(oversampling) 기법을 이용하여 신호를 복원하는 입출력 회로를 설계하였다. 설계한 회로는 0.6${\mu}m$ CMOS SPICE 파라미터를 이용하여 시뮬레이션함으로써 동작을 검증하였으며, 동작 속도는 200 Mbps/pin 이상이 됨을 확인 하였다. 제안한 방식을 Altera사의 FPGA를 이용하여 구성하였으며, 구성한 회로는 핀 당 22.5 Mbps로 데이터를 전송함을 실험적으로 검증하였다.