1. 솔루션 개요

기존 PCIe 디바이스는 일반적으로 메인보드의 PCIe 슬롯이나 내부 확장 커넥터에 직접 연결해야 합니다. 이 때문에 제품 외부로 PCIe 인터페이스를 확장하려면 별도의 케이블링과 전용 인터페이스 설계가 필요합니다.

USB4는 USB Type-C 커넥터를 통해 고속 데이터를 전송하면서 PCIe 프로토콜을 터널링할 수 있는 인터페이스입니다. ASMedia의 USB4 Device Controller를 적용하면 USB4 링크를 통해 전달된 PCIe 트래픽을 장치 측 PCIe 인터페이스로 연결하는 솔루션을 구성할 수 있습니다.

핵심은 PCIe 데이터를 일반 USB 데이터로 단순 변환하는 것이 아니라, PCIe 프로토콜을 USB4 링크 내부에서 터널링하여 전달한다는 점입니다. 호스트 시스템에서는 지원되는 PCIe 장치가 기존 PCIe 장치 트리의 일부로 인식될 수 있으므로, 일반 USB 장치로 변환하는 방식과는 다른 접근법입니다.

2. 핵심 제품: ASMedia ASM2464PDX

ASMedia의 ASM2464PDX는 USB4 및 Thunderbolt 기반 연결과 PCIe 디바이스 연결을 지원하도록 설계된 USB4 Device Controller입니다. ASMedia는 이 제품을 NVMe SSD뿐 아니라 AI 컨트롤러, 외장 그래픽 카드, PCIe 네트워크 컨트롤러, AHCI RAID 컨트롤러, USB 컨트롤러 및 PCIe Packet Switch 등 다양한 PCIe 기반 장치에 활용할 수 있는 솔루션으로 소개하고 있습니다.

특히 ASM2464PDX는 일반적인 USB-PCIe 브리지와 달리 PCIe 터널링을 활용하는 설계에 적합합니다. 따라서 PCIe 인터페이스를 갖춘 장치를 외부 USB-C 포트로 연결하고자 하는 제품 개발에서 검토할 수 있습니다.

3. 적용 가능한 제품 및 시장

4. USB4 터널링 기술의 장점

5. 설계 시 반드시 확인해야 할 사항

USB4를 지원한다는 사실만으로 모든 USB-C 포트에서 PCIe 장치를 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 호스트 시스템이 PCIe 터널링을 지원해야 하며, 연결 장치 측에도 이를 처리하는 적절한 USB4 컨트롤러가 필요합니다.

• 호스트 호환성: USB4 호스트의 PCIe 터널링 지원 여부와 운영체제 및 BIOS/UEFI 호환성을 확인해야 합니다.
• PCIe 장치 호환성: 대상 PCIe 장치의 드라이버, 초기화 방식, 전원 관리 및 리셋 동작을 검토해야 합니다.
• 전원 설계: 외장 PCIe 장치에 필요한 전력은 USB-C 포트가 제공하는 전력과 다를 수 있으므로 별도 전원 설계가 필요할 수 있습니다.
• 대역폭: USB4 링크의 최대 속도와 PCIe Gen4 x4 인터페이스의 실제 처리량은 서로 다릅니다. 프로토콜 오버헤드 및 시스템 구성도 고려해야 합니다.
• 제품 개발: 컨트롤러 회로, 펌웨어, USB Power Delivery, 고속 신호 설계 및 상호운용성 검증이 필요합니다.

6. 결론: PCIe의 활용 범위를 외부 USB4 연결로 확장

ASMedia ASM2464PDX는 USB4 및 Thunderbolt 기반 연결을 통해 PCIe 장치를 외부 시스템에 연결하는 제품을 개발할 때 검토할 수 있는 핵심 컨트롤러입니다. 기존 PCIe 장치의 기능을 유지하면서 USB-C 케이블을 통한 외부 연결을 구현하고자 하는 산업용 장비, AI 가속기, 네트워크 장비 및 PCIe 확장 제품에 적용 가능성이 있습니다.

제품 개발의 핵심은 대상 PCIe 디바이스의 인터페이스와 요구 대역폭을 확인하고, USB4 호스트 호환성 및 전원 설계를 포함한 전체 시스템 구성을 검증하는 것입니다. 이를 통해 USB4 기반 외부 PCIe 확장이라는 새로운 제품 설계 방향을 검토할 수 있습니다.