SI/PI 해석, 고속 PCB 설계에서 왜 중요한가요?
고속 디지털 PCB에서는 논리회로가 올바르더라도 배선과 전원 분배망의 전기적 특성 때문에 오동작이 발생할 수 있습니다. 신호의 상승시간이 짧아지고 전류 변화가 커지면 신호 반사, 인접 배선 간 결합, 전원 노이즈와 접지 바운스 등을 고려해야 합니다.
“보드 제작 전 신호·전원 문제를 어떻게 확인할 수 있나요?”라는 질문에 대한 답은 전송선로와 전원 분배망(PDN)을 모델링하고, 동작 조건에 따른 신호 품질과 전압 안정성을 비교하는 SI/PI 해석입니다.
SI와 PI의 차이
| 구분 | 핵심 질문 | 대표 분석 지표 |
| SI: Signal Integrity | 신호가 수신단에서 의도한 형태로 전달되는가? | 반사, 크로스토크, 아이 다이어그램, 손실 |
| PI: Power Integrity | 회로에 필요한 전원이 안정적으로 공급되는가? | PDN 임피던스, 전압강하, 전원·접지 노이즈 |
고속 PCB의 신호 무결성(SI)에서 확인할 문제
배선의 임피던스가 불연속이면 반사가 발생할 수 있습니다. 인접 신호선 간의 결합은 크로스토크를 증가시킬 수 있으며, 긴 배선과 비아·커넥터 등은 삽입손실과 타이밍 여유에 영향을 줄 수 있습니다.
따라서 SI 분석에서는 PCB 스택업, 전송선로 폭·간격·길이, 비아·커넥터 모델, 드라이버·리시버 모델 및 신호 속도를 확인해야 합니다. 고속 채널에서는 아이 다이어그램, S-파라미터 등의 검토가 필요할 수 있습니다.
전원 무결성(PI)에서는 PDN이 왜 중요한가요?
PDN(Power Distribution Network)은 전원 레일, 전원·접지 평면, 디커플링 커패시터와 연결 구조를 포함합니다. PDN 임피던스가 목표 범위를 초과하거나 특정 주파수에서 공진하면 부하 변동 시 전원 노이즈가 커질 수 있습니다.
PI 분석에서는 전원 공급망의 목표 임피던스, DC IR Drop, 공진 특성, 커패시터 배치·용량·ESL 및 전류 경로를 검토합니다. 특정 커패시터를 추가하는 것만으로 모든 노이즈 문제가 해결되는 것은 아닙니다.
SI/PI 해석에 필요한 자료
| 자료 | 주요 활용 |
| PCB 레이아웃·스택업 | 배선·평면·비아·재료 구조 모델링 |
| 재료·주파수 특성 | 손실·전송특성 반영 |
| IC/IBIS·모델 | 드라이버·리시버 특성 검토 |
| 전원 레일·부하 전류 | PDN 목표와 전원 변동 분석 |
| 커패시터 모델 | 디커플링 대안 비교 |
| 실측 파형·VNA 자료 | 해석-시험 상관성 검토 |
Ansys SIwave 해석 절차는 어떻게 진행하나요?
일반적인 워크플로는 PCB 데이터 가져오기 → 분석 대상 신호·전원망 선정 → 재료·포트·소자 모델 지정 → SI 또는 PI 해석 수행 → 결과 확인 → 배선·커패시터·스택업 변경안 비교 순서입니다.
Ansys SIwave는 PCB·패키지 수준의 신호·전원 무결성과 EMI 관련 현상 분석에 활용할 수 있습니다. 필요 시 HFSS, Circuit, Icepak 등과의 연계를 검토할 수 있으나 실제 데이터 전달 범위는 제품·해석 유형에 따라 달라집니다.
가상 적용 예시: 고속 인터페이스와 전원 노이즈
고속 제어보드에서 신호 오류와 특정 전원 레일의 노이즈가 동시에 발생한다고 가정하겠습니다. SI 관점에서는 인접 배선·비아·반사 특성을 검토하고, PI 관점에서는 PDN 임피던스와 디커플링 구성을 확인합니다.
두 문제는 서로 영향을 줄 수 있으므로 부하 조건과 레이아웃 변경 전후 결과를 비교해야 합니다. 실제 동작 검증에서는 오실로스코프·VNA 등 측정 결과와 해석 조건을 맞추는 것이 중요합니다.
모아소프트 SIwave 교육·기술 상담
SI/PI 해석에서는 제품 형상보다 분석 대상이 되는 고속 신호망과 전원 레일의 조건을 정의하는 것이 첫 단계입니다. 모아소프트는 Ansys 기반 전자기·PCB 해석 역량을 활용해 필요한 입력자료와 분석 수준, 기술 교육 또는 해석 지원 범위를 검토합니다.
PCB 레이아웃, 스택업, 인터페이스 속도, 전원 사양, 주요 문제 현상을 공유해 주시면 SIwave 해석과 교육 적용 방향을 상담할 수 있습니다.
고객이 자주 묻는 질문 (FAQ)
Q. SI와 PI의 가장 큰 차이는 무엇인가요?
A. SI는 신호 전달 품질, PI는 전원 분배망의 전압 안정성과 노이즈를 검토합니다.
Q. SIwave는 어떤 자료로 분석을 시작하나요?
A. PCB 레이아웃, 스택업, 재료, 신호·전원망, 부품 모델과 운용 조건이 주요 입력자료입니다.
Q. PI 해석에서 PDN 임피던스를 확인하는 이유는 무엇인가요?
A. 부하 전류 변화에 따른 전압 변동과 전원 공진 위험을 평가하고 디커플링 설계를 검토하기 위해서입니다.
Q. 시뮬레이션만으로 PCB의 SI/PI가 완전히 검증되나요?
A. 해석은 설계 위험을 줄이는 데 도움을 주지만 실제 보드의 측정과 조건 비교를 통해 상관성을 검토해야 합니다.
모아소프트 기술·교육 문의
고속 PCB SI/PI 문제를 사전에 검토하고 싶다면 모아소프트에 SIwave 교육 및 해석 기술 상담을 요청하세요.
- 대표 문의: 02-420-3203
- 홈페이지: 기술 문의하기
