내가 알고 싶은 것들

CPHY PDAF 모드란?

Neo Park — Wed, 5 Mar 2025 08:35:14 +0900

CPHY PDAF 모드란?

CPHY PDAF(Phase Detection Autofocus) 모드는 카메라 센서의 CPHY(C-PHY) 인터페이스와 위상 검출 자동 초점(PDAF, Phase Detection Autofocus) 기술을 결합한 방식입니다.

1. CPHY란?

CPHY는 MIPI(CSI-2) 표준을 기반으로 한 고속 데이터 전송 방식으로, 기존의 DPHY(D-PHY) 방식보다 효율적인 데이터 전송이 가능합니다.

DPHY vs. CPHY 비교
- DPHY: 병렬 데이터 전송 (1개 라인당 2개의 전송 채널)
- CPHY: 3개 신호선을 활용한 차등 신호 방식으로 더 높은 대역폭과 저전력 소모 가능

2. PDAF란?

PDAF는 이미지 센서에서 위상 차이를 이용해 초점을 빠르게 맞추는 자동 초점(AutoFocus) 기술입니다.

기존의 콘트라스트 AF 방식보다 빠르고 정확한 초점 조정이 가능
DSLR 카메라의 위상 검출 AF 방식을 스마트폰 및 미러리스 카메라 센서에 적용

3. CPHY PDAF 모드의 장점

CPHY 기술과 PDAF가 결합되면 빠르고 정확한 초점 조정과 효율적인 데이터 전송이 가능합니다.

고속 데이터 전송: 더 높은 해상도의 PDAF 데이터를 빠르게 처리
저전력: 기존 DPHY 방식 대비 전력 소모 감소
향상된 AF 성능: 빠르고 정확한 초점 검출

4. 활용 분야

CPHY PDAF 모드는 주로 스마트폰 카메라, 미러리스 카메라, 전문 영상 장비 등에서 활용됩니다. 특히, 고해상도 카메라 센서를 탑재한 기기에서 빠른 AF 성능이 중요한 환경에 유리합니다.

C-PHY 세부 정보

Neo Park — Sun, 2 Feb 2025 11:10:13 +0900

1. C-PHY 소개

C-PHY는 D-PHY와 유사하며, 로직 계층은 주로 카메라(CSI), 디스플레이(DSI) 등을 위한 것이며, C-PHY의 C는 channel limit(채널 제한)을 의미 한다.

C-PHY는 총 3개의 lane을 가지며 각 lane은 3개의 신호 라인을 사용하며 3개의 신호라인은 모두 differential 신호이다.

C-PHY에는 별도의 clock이 없으며 clock 신호는 통신 timing에 포함되어 있다. (embedded clock)

1.1 C-PHY와 D-PHY wire의 차이점

1.2.3

wire 상태 변경

위와 같이 6개의 wire에 3개의 state가 있다

아래는 wire state가 있고, 다음의 예와 같이 동작한다.

+Y는 -Y -X +X -Z +Z

1.3.47 7개의 symbol과 16bit 데이터 간의 C-PHY 데이터 mapping

1.3 C-PHY lane 상태 및 line 레벨

C-PHY interface 기술 - Gsps / Gbps 계산

Neo Park — Thu, 14 Nov 2024 10:43:36 +0900

현재 MIPI C-PHY 사양 버전은 2.1로 2021년 7월에 출시될 예정입니다. 이전 버전과 비교하여 채널 속도가 3.5Gsps에서 6.0Gsps로 증가했으며 최신 CTS 버전은 2.0으로 2020년 4월에 출시될 예정입니다. 다음으로 MIPI C-PHY의 아키텍처에 대해 설명합니다. MIPI C-PHY의 고속 전송 채널은 3 개의 와이어로 구성된 마스터-슬레이브 아키텍처입니다 (그림 2). 블록 다이어그램에서 C-PHY에는 클록 채널이 없으며 D-PHY와 같은 두 가지 전송 모드, 즉 저전력 (저전력, LP) 모드와 고속 (고속, HS) 모드가 있음을 알 수 있습니다. 저전력 모드는 주로 인터페이스 제어 신호 전송에 사용되지만 저속 데이터 전송에도 사용할 수 있으며, 고속 전송 모드는 3상 코딩을 사용하여 채널 데이터를 16비트의 7가지 심볼로 인코딩하고 5가지 값으로 표시합니다. 코딩 이득은 2.28이며, 즉 각 심볼은 2.28비트를 나타낼 수 있습니다.

how to check that the CDR is locked to incoming data(xilinx)

Neo Park — Wed, 31 Jul 2024 15:26:11 +0900

Xilinx Tranceiver 에서 CDR이 수신 데이터가 locked 되어 있는지 확인하는 방법

설명
Clock and Data Recovery 장치(CDR)는 직렬 수신기의 핵심입니다.
수신 직렬 데이터에서 병렬 도메인(복구된 데이터 및 복구된 클록과 동일한 위상)으로 변환할 수 있습니다.
CDR은 데이터 전환을 지속적으로 측정하여 복구된 클록의 위상을 제어합니다.
모든 구성 및 신호 요구 사항이 충족되면 CDR은 locked 조건으로 수렴할 수 있습니다.

그러나 이 조건이 충족되었음을 나타내는 신호는 없습니다.
복구된 데이터는 언제 신뢰할 수 있는 것으로 간주될 수 있습니까?
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
솔루션
역사적으로 올바른 수신 데이터는 CDR이 잠겨 있음을 이해하는 유일한 확실한 방법이었습니다.
대부분의 데이터 인코딩 체계는 수신기 측에서 오류 감지를 허용하며 이는 locked된 CDR에 대한 플래그로 광범위하게 사용되었습니다.

그러나 이 방법은 항상 적용되는 것은 아니며 사용자는 데이터가 양호할 때 CDR에서 알고 싶어할 수 있으며 그 반대는 아닙니다.

"locked" 조건을 결정하는 또 다른 시험적인 방법은 CDR loop의 제어 신호를 조사하는 것입니다. "locked" 상태에서 이 제어 신호는 작은 변화가 있을 것으로 예상됩니다.

이 측정은 많은 거짓 양성 또는 불안정한 조건을 피할 수 없으며 일반적으로 지원되지 않습니다.

사용 가능한 경우 RXCDRLOCK 신호는 "reserved"으로 표시됩니다.

데이터 샘플러와 오프셋 샘플러 간의 실시간 비교는 참되고 일반적인 CDR LOCK 결정을 위한 실행 가능한 솔루션 중 하나입니다.

CDR이 데이터에 locked 되면 트랜시버는 전환에서 멀리 떨어진 데이터를 샘플링합니다.

반대로 CDR이 아직 locked 되지 않은 경우 데이터 전환은 모든 위치에서 아이 윈도우를 교차할 수 있습니다.

데이터 샘플러와 오프셋 샘플러가 항상 동일한 정보를 수신하는 경우 데이터 샘플러와 오프셋 샘플러 간에 전환이 교차하지 않는다는 것을 의미합니다.

수직 오프셋 = 0과 수평 오프셋을 몇 단계(예상 눈 너비보다 훨씬 작음)로 설정하면 오프셋 데이터 오류의 연속 측정을 통해 데이터 샘플러와 오프셋 샘플러 간에 발생하는 모든 전환을 알 수 있습니다.

이 측정을 통해 CDR이 스위핑되지 않는다는 것을 확인할 수 있습니다.

참조 : https://support.xilinx.com/s/article/66699?language=en_US

66699 - how to check that the CDR is locked to incoming data

The Clock and Data Recovery unit (CDR) is the heart of the serial receiver. It allows the conversion from incoming serial data to the parallel domain (in recovered data and in phase with the recovered clock). The CDR controls the phase of the recovered c

support.xilinx.com

MiPi C-Phy 란?

Neo Park — Tue, 16 Jul 2024 15:58:55 +0900

스마트폰의 멀티미디어에 사용되는

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) Interface는

크게 Camera에서 사용하는 CSI (Camera Serial Interface)와

Display장치에서 사용하는 DSI (Display Serial Interface) 입니다.

현재까지 사용되는 CSI와 DSI 는 대부분 MIPI D-Phy 규격을 사용하고 있으며

Bandwidth가 늘어나면서 C-Phy가 새롭게 추가 되었습니다.

D-Phy와 C-Phy의 가장 큰 차이점은 연결 방식 입니다.

기존의 D-Phy는 1개의 Clock lane과 최대 4개의 Data lane으로 구성되어 있으며

Lane 당 2 Pin이 필요하여 총 필요한 Pin의 수는 10개 입니다.

C-Phy는 최대 3개의 Data Lane만이 있으며

D-Phy와 다르게 1개 Lane당 3개의 Pin이 사용 됩니다.

Clock은 Clock lane이 없이 Data에 Embedded Clock을 사용하며

Data 수신단에서 Clock Recovery를 수행하여 사용합니다.

C-Phy는 3개의 wire가 High, Low로만 신호를 구분하는 것이 아니라

아래 그림과 같이 Middle point까지 포함하여 3가지 Level을 이용하고 있습니다.

3개의 Wire의 상태로 Data를 추출하는데 Wire 상태는 아래와 같은 조건을 따라야 합니다.

3개의 Wire(A,B,C)는 3가지 상태(High, Middle, Low)를 모두 포함하고 있어야 합니다.
3개의 wire 상태는 연속하여 동일한 값이 올 수 없습니다.

3개의 Wire로 3가지 Level은

총 27가지의 상태를 나타낼 수 있지만

C-Phy에서는 6개의 상태를 사용합니다.

그 이유는 위에서 설명한 조건처럼 3개의 Wire가

3가지 상태를 모두 포함할 수 있는 상태가 6가지 이기 때문 입니다.

신호를 보내는 쪽에서는 이 6가지 상태에 맞도록 신호를 보내게 되고

신호를 받는 쪽에서는 이 신호를 다른 Wire와 같이

Differential 신호로 인식하도록 되어 있습니다.

아래 그림과 같이 각 wire는 다른 두 wire와 비교하여

AB, BC, CA 3bit의 신호로 바뀌게 됩니다.

6개의 Wire 상태가 differential 신호로 바뀌는 값을 정리하면 아래 표와 같으며

이 6가지 differential 값은 +x, -x, +y, -y, +z, -z라는 이름으로 표현합니다.

아래 그림은 3 wire의 상태의 Differential 신호에서

최종 Data까지 추출하는 방식을 설명한 그림 입니다.

1. Wire differential

- 각 wire의 상태와 다른 wire상태를 비교한 differential 신호 값입니다.

- 비교 조건은 A>B, B>C, C>A 3가지 입니다.

2. Wire States (3bit)

- Wire differential 값을 3bit로 표현한 값입니다.

- A>B가 상위 bit, B>C가 중간 bit, C>A가 하위 bit 값 입니다.

- 이 값은 Wire state name (+x, -x, +y, -y, +z, -z)으로도 표현 됩니다.

- 위 그림의 Wire State 656346536값은 Wire state name 표현 방식으로

–z-y-z-x+x-z-y-x-z 으로 표시 됩니다.

3. Symbols (3bit)

- Symbol은 현재 Wire State에서 다음 Wire State로 변하는 값으로 추출되는 Data입니다.

- Wire State는 총 6가지 State가 있으며 연속된 State가 올 수 없으므로 자기 자신을

제외한 5가지의 State로 값이 변하게 되며 이때 Wire state name이 바뀌는 조건에

따라서 Symbol값이 정해지며 Symbol값을 정하는 조건은 아래와 같습니다.

1. Flip

같은 문자에서 부호만 바뀌는 경우 1.

예) +x → -x

2. Rotate

문자가 다음 문자로 증가하는 경우 1.

예) ±x → ±y, ±y → ±z, ±z → ±x

3. Polarity

문자가 바뀌면서 부호도 바뀌는 경우

예) +x → -y, +x → -z, -y → +z, +y → -z,

- Wire State 값 656346536 (–z-y-z-x+x-z-y-x-z)을 Symbol값으로 변환하면

02241000 이라는 7자리 Symbol값으로 변환이 됩니다.

4. Integers (16bit)

- 7자리의 Symbol 값은 16bit integer 값으로 mapping 됩니다.

- Symbol값은 0 ~ 4의 값으로 7자리 이므로 최대 78125가지의 값이 있을 수 있습니다.

이중 65536 값은 16bit integer 값과 1대1 mapping 값으로 사용되며

나머지 12589 값은 marker값 등으로 사용 됩니다.

MIPI C-Phy의 전송속도는 보통 Gsym/s로 표현 됩니다.

즉 초당 symbol수로 속도를 나타내며

Symbol당 Data크기는 2.28bit 입니다.

Symbol의 Data 크기가 2.28bit 이유는 7자리 symbol data가

16bit integer값과 mapping되기 때문입니다.

1 symbol = 16bit / 7 symbol = 2.28 bit.

C-Phy의 Lane당 최대 속도는 2.5Gsym/s이며

이를 Gbps로 변환하면 5.7Gbps가 됩니다..

2.5Gsym = 2.5 * 2.28 bit = 5.7Gbps

D-Phy와 C-Phy의 총 Bandwidth를 비교하면 아래와 같습니다.

D-Phy : 2.5Gbps/lane * 4 Lane = 총 10Gbps

C-Phy : 5.7Gbps/lane * 3 Lane = 17.1Gbps

위와 같은 조건일 경우 C-Phy가 D-Phy보다 약 7.1Gbps의 Data를 더 받을 수 있으며

이렇게 Bandwidth를 늘리기 위한 목적으로 C-Phy가 추가 되었습니다.

참조 : https://blog.naver.com/laonple/220876151247

Mobile Industry Processor Interface(MIPI)의 C-Phy에 대해 알아볼까요?

새롭게 추가된 C-Phy에 대해 알아볼까요? 스마트폰의 멀티미디어에 사용되는 MIP...

blog.naver.com

[영상] LCoS, DLP, LCD, CRT 프로젝트 방식

Neo Park — Mon, 22 Apr 2024 16:41:15 +0900

일반인들이 프로젝터를 구입하기 위해 알아보면 다양한 방식, 다양한 형태, 스팩 등등 다양한 종류가 존제 합니다.
이런 프로젝터의 방식이나 스팩을 일반 유저들이 파악하고 선택하는 일은 쉬운 일은 아닙니다.
3관식이나 3판식이니 CRT니 DLP니 하는 전문용어들이 만이 들어갑니다.
특히 각 브랜드마다 장점과 제품마다 특징을 알기란 더욱이 쉽지 않습니다.
프로젝터를 선택하기 전 기본적인 상식을 공부하신다면 자신에게 맞는 최적의 프로젝터를 선택하시에 쉽게 선택하실 수 있을 거라 생각합니다.

1 프로젝터 패널 방식
외관은 거의 같은 프로젝터입니다만, 프로젝터는 여러 가지 방식으로 제작이 됩니다.
TV에도 CRT 브라운관 TV와 LCDTV, PDPTV, 프로젝션 TV 등등이 있듯이 프로젝터도 여러 가지 방식의 프로젝터들이 있습니다.
이와 같이 프로젝터도 사용하는 표시 디바이스에 따라 내부의 광학계는 다르고 이에 따른 몇 가지 종류가 있습니다.
그중 가장 대표적인 4가지 방식을 보겠습니다.(사실 실제 3가지만 현재 생산되고 있습니다.)
가장 최근에 개발된 방식순서로 말씀드리겠습니다.

LCOS 방식 (SXRD방식, D-ILA방식)

표시 디바이스에 LCOS(Liquid Crystal On Silicon)를 이용합니다.

LCOS란 반사형의 액정 표시 패널로, 고개구율이 특징입니다.

배선부나 스위칭 소자를 반사층 아래에 만들기 때문에, BM부가 필요없고,
연결고리가 없는 고른 영상을 표시 할 수 있습니다.

LCD와 달리 투과형이 아닌 반사형 디바이스입니다.

LCOS의 가장 큰 장점은 바로 LCD의 장점과 DLP의 장점을 모두 가지고 있는것입니다.

LCD의 자연스러운 화질과 DLP의 진한 블랙을 모두 가지고 있습니다.

이를 SONY는 SXRD라는 이름으로 독자개발되어 VW100과 VW50에 장착되어 있으며 JVC는 자사 프로젝터에 D-ILA라는 이름으로 장착되어 있습니다.

현재 가격대 가장 우수한 방식으로 인식되고 있습니다.

LCOS의 대표주자 SXRD패널의 SONY FULLHD프로젝터 VW100과 VW50

DLP 방식

DLP(Digital Light Processing)표시 디바이스에 DMDTM*2(Digital Micromirror Device)를 이용합니다.

DMDTM이란 미크론 사이즈의 미극소인 거울이 수십만~수백만개가 늘어선 반도체로, 하나의 거울이 한 화소에 대응해, 광원으로부터의 빛을 반사하는 것으로 영상을 투영합니다.

미국 텍사스 인스트루먼트사에서 개발된 반사형 디바이스인 DLP방식은 최근 가장 많이 사용되는 방식중 하나입니다.

LCD에 비해 진한 블랙표현이 가능하고 격자 없는 화질을 보여줍니다.

하지만, 가격이 아직은 고가이며 이 때문에 대부분 프로젝터들이 3판식이 아닌 단판식 방식으로 색은 칼라휠을 이용하고 있습니다.

샤프, 미쯔비시, 벤큐, 옵토마, 삼성, LG 등등 브랜드들의 프로젝터에 많이 사용되는 방식입니다.

DLP프로젝터의 대표주자 SHARP Z300

LCD방식

현재 세계에서 가장 폭넓게 사용되고 있는 방식입니다.

라이트 밸브로 LCD (HTPS)를 사용합니다.

광원으로부터 출사된 빛을 특수한 거울을 사용하여 빨강, 초록, 파랑의 삼원색으로 분리하고 각 색전용의 LCD로 그림을 만든 후, 합성하여 투영합니다.

가장 많이 사용되고 있는 영상 디바이스이기도하고 가격도 가장 저렴한 방식입니다.

저렴한 방식이기 한지만 LCOS나 DLP에 비해 명암비가 떨어지거나 격자현상등의 단점등을 가지고 있습니다.

하지만, 최근에는 기술의 발전으로 LCD방식도 상당한 화질을 보여주고 있습니다.

현재 프로젝터용 LCD 패널을 만들고 있는 곳은 일본에 SONY와 EPSON 입니다.

SONY 자사의 프로젝터에만 LCD 패널을 사용하고 있으며 EPSON은 자사프로젝터및 미쯔비시, 샨요, 파나소닉등등에 상용되고 있습니다.

여담이지만 프로젝터에서 가장 중요한 LCD 패널이 같다 보니 엡손을 비롯한 샨요, 파나소닉, 미쓰비시 등등이 비슷비슷한 성향을 보여줍니다.

보급형 LCD프로젝터의 대표주자 EPSON TW600

CRT방식

일명 3관식 이라고 하는 CRT(cathode-ray tube)방식은 가장 고전적인 프로젝터의 형태입니다.

3관 RGB(레드,그린,블루) 3개의 CRT관을 이용하여 영상을 출력하는 방식입니다.

한때는 가장 이상적이며 가장 좋은 화질을 보여주는 프로젝터였으며 지금은 생산되고 있지 않지만 영상 마니아들 사이에서는 아직도 인기가 많습니다.

특히나 블랙을 표현에서는 위 언급한 3가지 방식 중 가장 뛰어납니다.

당연히 블랙을 표현할 때 아무 빛도 쏘지 않으니 그것이 그대로 블랙으로 표현되다 보니 당연한 결과이기 하겠지만요.

CRT 방식으로 유명한 브랜드는 단연 바코(BARCO)입니다. 하지만, 바코도 2년 전 홈시어터용 CRT 생산을 중단한 상태입니다.

또 하나의 브랜드로 소니가 있습니다. 소니 역시 90년대 초반에 생산을 중단하였습니다.

하지만, 지금도 그 아나로그적인 화질과 블랙에 매력에 CRT를 사용하는 마니아 분들이 많습니다.

오디오도 SACD, DVDAUDIO가 나오는 이 시점에 턴테이블에 LP를 듣고 있는 아날로그 마니아가 있는 것 처럼요.

CRT프로젝터의 대표주자 BARCO CINE7

출처 : [프로젝터] 자신에 맞는 최적에 프로젝터를 찾자 – 1탄 프로젝터 방식 알아보기 – AV 플라자 (avplaza.co.kr)

HBM3란 무엇인가?

Neo Park — Thu, 21 Mar 2024 13:07:09 +0900

SK하이닉스는 지난해 6월 세계 최초로 HBM3를 양산한데 이어, 올해 4월에는 현존 최고 용량인 24GB HBM3 신제품을 공개한 바 있다. 두 회사 모두 고대역폭 메모리인 HBM3에 올해 전반의 실적과 성과를 걸고 있는 모습이다.

HBM은 D램을 최대 12개 적층해 크기는 줄이고, 전력 효율과 용량은 늘린 제품이다 / 출처=IT동아

두 회사 말고도 HBM3에 사활을 거는 회사가 한둘이 아니다. 인공지능 반도체의 대장격인 엔비디아는 엔비디아 호퍼 H100 데이터센터 GPU에 120GB 용량의 HBM3를 탑재하고 있고, AMD의 데이터센터 APU인 인스팅트 MI300도 HBM3를 탑재한다. 인텔 역시 차세대 데이터 서버용 GPU(코드명 팔콘 쇼어)에 최대 288GB 용량의 HBM3 메모리를 탑재할 예정이고, 국내에서도 퓨리오사AI가 인공신경망 반도체(NPU) 제조사로는 최초로 2세대 칩인 레니게이드에 HBM3를 탑재한다. 전 세계 반도체 시장에서 빠지지 않고 등장하는 HBM3란 어떤 메모리인 걸까?

HBM3, 메모리 수직 연결해 대역폭 늘린 신 기술

HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리)는 2008년 AMD와 SK하이닉스가 공동으로 개발을 주도한 차세대 메모리 규격으로, 2013년 10월 JEDEC(국제반도체표준협의기구)에 의해 산업 표준으로 제정됐다. 이후 2016년 HBM2 표준이 승인되었으며, 작년 1월에 HBM3 규격이 공식 발표됐다. 현재는 SK하이닉스와 삼성전자, 마이크론이 HBM3을 생산하고 있다.

HBM은 메모리 위에 또 메모리를 쌓아 용량을 축적하고, 이를 수직으로 관통하는 전극을 설치해 통신한다 / 출처=삼성전자

HBM은 기존에 사용되는 D램을 수직으로 쌓고, 수천 개의 실리콘관통전극(TSV)를 설치해 데이터 처리 속도와 칩간 통신 속도를 비약적으로 끌어올린 제품이다. 쉽게 말해 D램 위에 D램을 최대 12개까지 쌓고, 이를 관통하는 통로를 만들어서 통신한다. 기존의 D램 방식에서 데이터 이동 방식이 무빙 워크라면, HBM은 엘리베이터로 데이터를 수직이동하는 방식이어서 전송 속도가 빠른 것이다.

덕분에 HBM3는 단일 칩셋으로 최대 24GB의 용량을 실현하며, 쌓아놓은 칩(스택)에서 초당 819GB의 데이터를 처리할 수 있다. 이는 1초에 5GB 영화 163편 분량을 처리할 수 있는 수준이며, 이전 세대인 HBM2E와 비교해 약 78%나 빨라진 수치다. 아울러 열 효율성이 뛰어나 발열 관리가 수월하고, 동일 용량의 D램과 비교해 에너지 소비를 크게 낮춰 전반적인 시스템 안정성도 크게 향상된다.

전력 소비와 효율 잡아야 하는 대규모 데이터 처리에 특화

HBM3는 소비자 시장보다는 대규모 컴퓨팅 자원을 필요로 하는 서버 시장에서 주목받고 있다. 예를 들어 우리나라 국가 슈퍼컴퓨터 5호기만 하더라도 전체 D램 메모리 용량이 2064TB에 달하며, 32GB 컴퓨터로 환산하면 6만4500대 분량이다. 슈퍼 컴퓨터도 메모리 자체는 PC용 컴퓨터 메모리 수십 개를 서버랙(Rack)에 장착하고 연결하는 방식이라 공간 대비 용량이나 밀도, 에너지 효율성 등이 크게 떨어진다. HBM3를 활용하면 그만큼 공간 효율을 늘릴 수 있고, 에너지 관리나 메모리 밀도 측면에서도 도움이 된다.

처음으로 HBM이 적용된 슈퍼컴퓨터, 후가쿠 / 출처=후지쯔

실제로 서버 컴퓨터에 HBM을 도입한 대표적인 사례가 2020년 6월부터 22년 6월까지 세계 1위 자리를 지킨 일본의 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)다. 후가쿠는 슈퍼컴퓨터로는 처음으로 HBM이 사용되었는데, 출시 당시 성능이 2위에서 5위를 합친 것보다 10%나 높았을 정도로 큰 성능 격차를 보여주었다. 현재 세계 1위 슈퍼컴퓨터이자, 후가쿠 성능의 세 배가 넘는 유일한 엑사스케일 컴퓨터인 오크릿지 연구소의 프런티어 슈퍼컴퓨터도 AMD의 HBM 기반 에픽 프로세서와 라데온 인스팅트 GPU를 기반으로 하고 있다.

엔비디아의 GH200 그레이스 호퍼 슈퍼칩, 272GB의 HBM3e 메모리를 탑재한다 / 출처=엔비디아

특히 생성형 AI로 촉발된 인공지능 경쟁에도 HBM3가 대거 사용되고 있다. 엔비디아의 데이터센터용 그래픽 카드 중 주력 모델인 H100는 80GB 용량의 HBM3를 탑재하는데, 80GB HBM2e를 탑재한 A100과 비교해 최대 30배에 가까운 AI 처리 능력을 보여준다. CPU와 GPU가 통합된 차세대 모델인 엔비디아 GH200 그레이스 호퍼 슈퍼칩은 HBM3 대비 데이터 전송 속도가 50% 더 높은 282GB HBM3e 메모리가 탑재된다. 연산 처리에 필요한 메모리 자체의 크기를 늘려 더 많은 데이터를 한 번에 처리함으로써 인공지능 개발 효율도 폭발적으로 끌어올리는 것이다.

출처 : https://www.donga.com/news/It/article/all/20230829/120923633/1

고성능 컴퓨팅을 재정의하는 메모리, HBM3란 무엇인가?

올해 들어 삼성전자 주가가 6~7만 원대를 횡보하고 있지만, 연말에는 달라질 것이라는 기대감이 크다. 8월 들어 반도체 업황이 바닥을 찍고 상승세로 돌아갈 것이라는 관측이 나오고…

www.donga.com

임피던스 매칭

Neo Park — Wed, 6 Mar 2024 16:37:36 +0900

임피던스 매칭이란?

어떤 하나의 출력단과 입력단을 연결할 때

서로 다른 두 연결단의 임피던스 차이에 의한

반사를 줄이려는

모든 방법을 “임피던스 매칭”이라 부른다

임피던스 매칭이란 출력단과 입력단의 임피던스를 맞추는 것이다

임피던스, Impedance

임피던스(S)란

전류의 흐름을 방해하는 값으로

Resistance와 Reactance의 합이다

Reactance, 리액턴스란

유도리액턴스와(인덕턴스)와

용량리액턴스(커패시턴스)를

합한 개념이다

인덕턴스와 커패시턴스는 반대의 성격이다

직류에서는 저항만이

전류의 흐름을 방해하지만

교류에서는 인덕터와 커패시터가

전압과 전류를 조절하면서

전류의 흐름을 방해하기 때문에

저항과 리액턴스가

모두 작용한다

임피던스란

물리적으로 일반저항(R)과 비슷하지만

주파수에 따라 달라지는

리액턴스까지 고려된 값이다

다만 저항은 전력을 소비하지만

리액턴스는 전력을 소비하지는 않는다

최대전력전달

임피던스 매칭으로 신호의 반사로 인한 손실과 왜곡을 줄일 수 있다

신호 전달에 따른

손실과 왜곡을 줄이기 위해

임피던스 매칭을 한다

따라서 최대전력전달의 조건이

임피던스 매칭과 같다

최대전력을 전송하기 위해서는

출력단과 입력단의 저항을 맞추고

리액턴스를 상쇄하여야

공급전력이 수신측으로

최대전력을 전달 할 수 있다

저항, 임피던스를 맞추기 위해

부하는 각각의 회로소자와 선로 위치에

얼마만큼의 ‘일을 분담’한다

적절한 부하가 걸리도록

입력단과 출력단의 임피던스를 정했을 때

다른 연결부위의 부하(임피던스)와 다르면

신호의 ‘반사(Reflection)’가 발생하게 된다

최대전력의 전달은 아니지만

이러한 반사를 없애기만 해도

신호의 손실과 왜곡은 없앨 수 있다

신호의 반사는

출력단과 입력단의 리액턴스를

맞추기만 해도 없앨 수 있다

임피던스 매칭이란

결국 임피던스가 다름으로 인한

반사손실을 최소화하기 위해

중간에 양쪽 임피던스를 중재할 수 있는

그 무언가를 넣는 것을 말한다

보통은 두 개의 연결단 사이에

별도의 ‘매칭단’을 삽입하여

두 연결단 사이의 임피던스 차이를 ‘보정’한다

종단 저항

차량용 CAN통신의 종단저항, 120옴

출력단과 입력단의 임피던스 차이

보정을 위한 매칭단을

선로 중간중간에 배치할 수는 없다

선로 중간에 배치하게 되면

신호전달 시스템 전체의 저항 값이 작아지고

결과적으로 신호의 크기도 작아지기 때문이다

따라서 매칭단이 선로의 양끝인

출력단과 입력단에 존재함으로서

'종단저항'이라고 불린다

종단저항은

선로의 양 끝에 존재하면서

임피던스 차이를 줄여

선로에서 발생하는 반사파로부터

신호의 손실과 왜곡을 줄인다

출처 : https://m.blog.naver.com/techref/222007551894

임피던스 정합, 매칭이란? (임피던스, 최대전력전달, 종단저항)

임피던스 매칭이란? 어떤 하나의 출력단과 입력단을 연결할 때 서로 다른 두 연결단의 임피던스 차이에 의...

blog.naver.com

dBFS (dB Full Scale) 란 무엇인가

Neo Park — Wed, 6 Mar 2024 14:01:18 +0900

dBFS (dB Full Scale)

긴 아날로그의 세계를 지나서 이제 디지털의 세계로 들어가 보겠습니다.
Full Scale은 말 그대로 어떤 오디오 시스템이 클립핑(Clipping)이6 발생하기 직전까지 사용할 수 있는 최대 신호의 크기를 의미합니다. 모든 오디오 시스템은 전기를 공급하여 동작하며 내부의 파워서플라이 설계에 따라 취급할 수 있는 신호의 크기가 정해져 있습니다. 그 신호의 크기를 넘어가면 클립핑이 발생합니다.

dBFS는 디지탈 오디오 신호에 특히 더 중요하게 사용되는 개념입니다. 디지탈 오디오에서 신호는 숫자로 변환되고 다시 그 숫자가 실제의 아날로그 신호로 바뀝니다. 쉽게 생각해서 1부터 10까지 표현할 수 있는 디지털 오디오 시스템은 11보다 큰 크기의 아날로그 신호를 녹음할 수도 재생할 수도 없습니다. 자릿수를 넘어가면서 즉시 복구될 수 없는 클립핑이 생기는 것입니다. 이 시스템의 Full Scale은 10입니다. 반대로 100까지 표현할 수 있는 시스템에서 신호를 10만큼만 인가해서 녹음하면 나머지 90만큼의 자리수를 사용하지 않는 것이므로 100만큼의 충분한 다이나믹 레인지를 갖기 어렵습니다.
우리가 잘 아는 16비트 오디오 시스템과 24비트 오디오 시스템을 기준으로 Full Scale의 다이나믹 레인지를 알아보겠습니다. 16비트 시스템과 24비트 시스템에서 표현할 수 있는 숫자의 갯수는 다음과 같습니다.

그러면 이 숫자들로 표현할 수 있는 이론적인 다이나믹 레인지는 어떻게 될까요. dB로 계산해 봅시다.

24비트 시스템은 이론적으로 144 dB에 이르는 높은 다이나믹 레인지를 가질 수 있습니다. 단, 24비트를 넘어서는 단 한개의 비트도 녹음될 수 없으며 다시 복구 될 수는 없습니다. 반대로 24비트 시스템에서 신호를 너무 작게 녹음해서 8비트만 쓴다고 가정하면 다이나믹레인지가 급격하게 떨어질 것입니다.
따라서 디지털 오디오 시스템에서는 dBFS을 충분히 사용해서 녹음하되 최대 값을 넘으면 안됩니다.
dBFS는 시스템이 가지는 가장 큰 신호(가장 큰 숫자)를 0dBFS로 규정합니다. 그러므로 입력되는 신호들은 모두 0dBFS보다 작아야 하고 -10dBFS와 같이 음의 dB형태로 쓰이게 됩니다.
dBFS는 또한 일반적으로 Sine Wave를 기준으로 최대치를 봅니다만 경우에 따라서 사각파(Squre Wave)를 기준으로 하기도 하며 이 경우 같은 시스템이라도 서로 다른 dBFS 값을 보여줍니다.
dBFS는 신호를 눈으로 확인하는 Peak Meter와도 밀접한 관계가 있고 디지털 오디오 시스템 전반에 걸쳐서 에서 매우 중요한 개념입니다.

출처 : http://audio-probe.com/documentation/db%EB%9E%80-%EB%AC%B4%EC%97%87%EC%9D%B8%EA%B0%80/

dB(decibel) 란 무엇인가? (dBV, dBu, dBSPL, dBFS)

Digital Techniques, Artisans' Finesse.

audio-probe.com

Image Noise와 Dynamic Range 관계

Neo Park — Tue, 27 Feb 2024 11:03:01 +0900

카메라 센서가 크다면 빛을 받을 수 있는 면적이 커지기 때문에, 같은 시간동안 더 많은 양의 빛을 받을 수 있다.
위의 그래프를 본다면, 그래프의 오른쪽으로 가면 갈수록 더 많은 양의 signal, 즉 빛을 받을 수 있다는 것을 볼 수 있다.
또, 밑에 노이즈의 양은 항상 일정하게 있다는 것을 볼 수 있는데, 이는 빛→전자로 변환할 때 생기는 오류, 렌즈를 통하면서 생기는 빛의 변화, 센서 내부의 노이즈 등등 여러가지 노이즈 인자들을 간단하게 모델링 한 것이고, 그래프에서 처럼 무조건 일정하지는 않으나 꽤 작은 값이라는 것을 표현한 것이다.

이 그래프가 의미하는 것은, 카메라 센서가 커질 수록 Signal-to-Noise Ratio 가 커진다는 것이다.
SNR이 커진다는 것은 노이즈가 있음에도 불구하고 선명한 화질의 사진을 만들 수 있다는 것이고, 큰 카메라 센서일수록 Signal은 많이 받지만 Noise는 일정하기 때문에 높은 SNR, 즉 선명한 사진을 만들 수 있다는 점을 말한다.

또 그래프에서 볼 수 있는 것은, 센서 사이즈마다 최대로 받을 수 있는 빛의 양이 정해진다는 것이다.

셔터 시간이 정해져있다면 센서의 면적이 넓은 편이 더 많은 빛을 받을 수 있고, 최대-최소 빛의 양을 정규화 한다고하면 큰 카메라 센서는 작은 카메라 센서에 비해 더 큰 빛의 양의 range를 가지게 된다.

이 range를 보통 Dynamic range라고 칭하며, 더 큰 dynamic range를 가진 이미징 장비의 경우 high dynamic range imaging (HDR)이라고 한다.

Dynamic range가 작다면, 0-30의 intensity range에서 어두운 부분은 0, 1, 1, 1, 3, 2 … 이렇게 나오며, 0,1,2,3의 차이를 알기가 쉽지 않은데, HDR의 경우 0-3000의 intensity range의 경우는 어두운 부분이 0, 24, 46, 64, 38 등으로 차이가 극명하게 나기 때문에, 같은 어두운 부분이라도 더 디테일하게 표현이 가능하고, 밝기보정에 더 강건하다 (0-30과 0-3000은 임의로 잡은 숫자이다).
이 때문에, 카메라 센서가 커질 수록, dynamic range는 더 커지며, 이를 통해 어두운 환경에서도 좋은 이미지를 얻을 수 있다.

우측이 훨씬 잘보인다. 우측은 HDR!

출처 : https://www.cv-learn.com/20210116-sensor-size/

카메라 센서 사이즈의 영향

센서 사이즈의 변화에 따른 이미지 속 변화에 대해 알아봅니다. 흔히 이야기하는 '판형이 깡패'의 의미도 알아봅니다.