빠른 데이터 전송:Multi-Quantum Mode (MQM) -PAM_OFDM_Phase superposition for HBM

[독고구검]

https://github.com/scwpark/MQM-PAM_OFDM_Phase-superposition_3D-mapping

GitHub - scwpark/MQM-PAM_OFDM-Transmission-Method: MQM-PAM_OFDM_PHASE Transmission-Superposition Algorithm for HBM, CPU/NPU/GPU

[ scwpark MQM(Multi-Quantum Mode) 알고리즘 ]

<​1>. 제목 및 저자 정보

• Title: Multi-Quantum Mode (MQM) Superposition Algorithm for

 High-Bandwidth Memory (HBM) and all electronics.

using Frequency , PAM and Phase-based Mapping

• Author: Sungtae Park (Independent Researcher)

[co-worker ; Hyunuk Pak , EunHwan Park(dmsghks0421@gmail.com ]

• Affiliation: Independent Researcher
• Contact: scwpark@naver.com,  scwpark@daum.net  
• https://cafe.daum.net/scwpark ,      https://blog.naver.com/namyangju_first/223768176061
  [ old e-mail : scwpark@lge.com,  scwpark@hananet.net -- 2개는 현재 사용 안함 ]

전송 data Symbol = (Frequency , Amplitude , Phase)  

​데이터 전송시 3차원 mapping해서 1cycle에 대용량 전송 기술

내목적은 Amplitude + frequency +phase 합성해서 MQM CPU/GPU/NPU , CPU/GPU/NPU 내부,

RAM 내부, HBM이든 data channel 모든 곳에서 사용합니다.

<2>. 서론 (Introduction)   

기존의 선형적 데이터 전송 방식이 가진 발열 문제를 해결하기 위해, scaling factor를 결합한

새로운 초고속 병렬 전송 프로토콜인 MQM(Multi-Quantum Mode)을 제안합니다.

80, 90년대부터 내가 떠벌 떠벌 말하고 다녔는데.. 아직 HBM등 전송 기술에.. 완벽히 안들어가서

내가 작성해보네요..

특허생각은 없음...( 부디 이글 보고 특허로 하지 말기합시다.. )

이 알고리즘은 기존의 선형적인 데이터 전송 방식을 탈피하여, 주파수 대역에 결합한

초고속 병렬 전송 프로토콜입니다.

​<3>  핵심 설계 원리 (Core Logic)

1) 비트-주파수/전압 매핑: 1개의 채널에 n-bit 데이터를 동시에 전송하며,

각 비트는 독립적인 주파수와 전압을 가집니다.

2) 비트주파수: 주파수와 전압의 간격은 F(n)= 2n x scaling factor

; ( n:  0이상의 자연수 ,  scaling factor : 하드웨어 인식위한 증폭 수. )

통해 결정되어, 데이터 중첩 시에도 완벽한 무결성을 보장합니다

<4> 상세 기술 명세 (Technical Specifications)

[1]. OFDM방식과유사한 MQM ​1. 핵심 설계 원리 (The Core Logic)

: 1 channel 에 n bit를 동시에 전송하는 기술 => 32 channel이면 32 x n bit를 1 cycle 에 전송 기술

1) 비트-주파수 맵핑: 각 비트(1~32)는 독립적인 주파수 n을 가집니다.

( 물론 n 최대한 많이 잡아도 되요... )

2) 비트주파 적용: 주파수와 전압의 간격은 F(n)= 2^n x scaling factor

; ( n: 0이상의 자연수 , scaling factor : 하드웨어 인식위한 증폭이나 감량 수. )

​[예를 들어서 ] 단위 Hz, KHz, MHz, GHz 알아서 쓰세요.. ( 비트값은 합성시 다른 비트값과 같으면

안되요.) 예를 들어서 2진수 111일 때 7hz나오는 데  다른 비트열에 1이 7hz값이 있으면 안됨.

# 물리적 이점: 이 방식을 통해 8 (n) 비트 데이터를 전송할 때 주파수 폭발, 발열을 막아준다.

ð  최대 주파수(All 1s): 255 Hz

최대 전압(Peak Voltage): 4,468.64 mV (약 4.47V)

2. 전송 및 복구 (Modulation & Demodulation)

• 중첩(Superposition): 32비트의 각 비트가 1인 주파수들만 골라 하나의 복합 파형으로 섞어

1회선으로 동시에 전송 합니다.

• 무결성: 미세한 이격이 '천연 가드 밴드' 역할을 하여,

노이즈가 심한 환경에서도 양자 컴퓨터보다 정확하게 데이터를 복구합니다.

1) 응용 :

① 00010001(2진수)는 고전방식 8cyle로 보내던지, 푸리에로 encoding해서 한번에 보내야 합니다.

ð  MQM 방식 :  1cycle에 17hz로 보냅니다.

② 00000001 00010001(2진수) 는 고전방식 16cycle로 보내던지 ,

16bit값을 푸리에로 encoding해서 보낸후 분해..

ð  MQM 방식 :      1cycle에 257HZ로 보내면 됩니다.

2) 구체적 응용 MQM OFDM +PAM  ( 2차원 mapping )

00000001 00010001(2진수) 는 고전방식 16cycle로 보내던지 ,

16bit값을 푸리에로 encoding해서 보낸후 분해..

ð  MQM 방식 : 1cycle에 1hz (1st byte)의 9mv( 2nd byte) 2차원 mapping으로 보내면 됩니다

3. scwpark MQM: 2진수-주파수(Hz) 매핑 테이블

이 방식은 각 비트 자릿수가 가진 고유 주파수를 중첩(Sum)하여 최종 주파수를 산출합니다.

[2] PAM방식 MQM

AMPLITUDE방식도 [1]과 유사하게 비트 값을 하면  n bit를 1채널에 보낼 수 있음

1. PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식 MQM

 주파수가 아닌 '신호의 크기(전압)'에 데이터를 싣는 정밀한 작업

​1) 현재 원리 : m bit 를 미세 voltage로 분리..

• PAM-2 (NRZ): 0V(0), 1V(1) → 1번 쏠 때 1비트 전송.
• PAM-4: 0V(00), 0.33V(01), 0.66V(10), 1V(11) → 1번 쏠 때 2비트 전송.

·         비트 Amplitude: 주파수와 전압의 간격은 F(n)= 2^n  x scaling factor

·         ; ( m 0이상의 자연수 ,  scaling factor : 하드웨어 인식위한 증폭 수. )

​2) [예를 들어서 ] 단위 mv, V 쓰세요.. ( 비트값은 합성시 다른 비트값과 같으면

안되요.) 예를 들어서 2진수 111일 때 7 mv나오는 데 

다른 비트열에 1값이 7mV값이 있으면 안됨.

[예를 들어서 ] 단위 mv, V

[ PAM 방식 MQM 장점 ]

• 최대 전압 (8 비트 All 1인 경우): 총합은 **255mV (0.255V)**  scaling을 적절히하면 될 듯
• 즉, 기존 전력 인프라를 그대로 쓰면서 n 비트 중첩 전송이 가능하다는 뜻입니다

3) 구체적 응용 MQM OFDM +PAM  ( 2차원 mapping )

00000001 00010001(2진수) 는 고전방식 16cycle로 보내던지 ,

16bit값을 푸리에로 encoding해서 보낸후 분해..

=>  MQM 방식 : 1cycle에 1hz (1st byte)의 9mv( 2nd byte) 2차원 mapping으로 보내면 됩니다

[3]. Phase 이용한 MQM

1. S(t)=Asin(2πft+ϕ)

여기서

• A → Amplitude (전압)
• f → Frequency (주파수)
• φ → Phase (위상)
• t → time (주기)

- Phase는 x bit ( x는 자연수 )

- 현재 5G: 256-QAM (8비트)

- 6G 연구 단계에서는 16384-QAM (14비트) 이상 개발중

[ 2 bit phase ]

[ 3 bit phase ]

2.  최종 MQM 구조는

Data = (Frequency(n), Amplitude(m), Phase(p)) 3차원 data mapping

1) ( n bit, m bit, p bit ) n=8, m =8, p=3 bit면 => 16 * 8 bit전송 ( 1cycle 128 bit전송 )

2) ( n bit, m bit, p bit ) n=8, m =8, p=8 bit면 => 16 * 256 bit전송 ( 1cycle 4096 bit전송 )

[4]. 모든 데이타 압축 알고리즘 이용 : 예를 들어서 Huffman 압축 저장

여러 방식을 병용 할 수 있다.

1) 방식 1

raw data( RAM/SSD/Flash memory  등 storage  ) =>

-> MQM table로 데이터 변환

-> ( or + Fourier encoding 추가 고려 )

-> CPU/GPU/NPU에 전송

-> ( or + 푸리에 decoding 추가 고려 )

-> MQM table로 원본복구

-> CPU/GPU/NPU 작업

2) 방식 2

raw data

-> [ encoding ] defualt huffman 압축table 등  이용 한 압축

-> MQM table로 데이터 변환

-> ( or Fourier  encoding 추가 고려)

 -> ( or Fourier decoding)

-> MQM table로 원본복구

->[decoding] 사용시 defualt huffman 압축table으로 Huffman decoding 등 압축기술

-> CPU/GPU/NPU

;; huffman 압축이나 푸리에 변화를 사용 하는 경우

3) 방식 3: 이방식도 SDD에 저장시 모두 defualt huffman 압축table 등 저장 방식

-> MQM table로 데이터 변환 -> ( or Fourier  encoding 추가 고려)

 -> ( or Fourier decoding) -> MQM table로 원본복구

-> 사용시 defualt huffman 압축table으로 Huffman decoding 등 압축기술

-> CPU/GPU/NPU

;; huffman 압축이나 푸리에 변화를 사용 하는 경우

​[5]. 최종 MQM CPU/GPU/NPU 설계

# MQM 목적 2개

1) Data transfer : copper wire, 광통신 , air 등 모든 전송방식

2) MQM방식 ALU( CPU/GPU/NPU)등 설계:  기존 CPU등의 한계를 Quantum Jump

=> MQM(Multi-dimensional QAM) ALU가 양자 컴퓨터(Quantum Computer)와 궤를 같이한다.

[5.1]. MQM data transfer

=> register size는 ALU 개발자 1cycle에 받은 data를 적절히 분배하면 될 듯합니다.

왜 양자 컴퓨터 대신 이 방식이 더 개발 가능성 있습니다.

[5.2] MQM ALU 설계 2

[6]. MQM 광통신 Quantum jump  가능성

광(光) MQM의 핵심 매커니즘: 파동 중첩의 극치

전기적 도선 대신 광섬유(Optical Fiber)나 실리콘 포토닉스 도파로(Waveguide)를 사용하면,

MQM의 3차원 매핑은 다음과 같이 물리적으로 구현됩니다.

현재 ALU내부 광개발이나  RAM/HBM과 ALU통신에는 적용하기 힘들지만 점차적으로 발전 할 수 있고, 현재 광통신에 획기적 전기를 마련 할 수 있을 것 같습니다.

광전송 data Symbol = (Frequency , Amplitude , Phase)  

​데이터 전송시 3차원 mapping해서 1cycle에 대용량 전송 기술

1) 주파수(n): 빛의 파장 분할(Wavelength Division Multiplexing, WDM)을 통해 다수의 광 채널을 중첩합니다.

- 구현 mapping :  가용 가능한 광 파장 대역( λ1, λ2… λn )을 하나의 논리적 채널로 할당합니다.

      ⇒MQM Frequency table 표 응용:   2^n ( n은 0이상의 값 )

2)    진폭(m): 빛의 세기(brightness)를 정밀하게 조절하여 PAM(Pulse Amplitude Modulation)을 구현합니다.

 ⇒ MQM Amplitude table 표 응용 :   2^m ( m은 0이상의 값 )

3)    위상(p): 빛의 간섭(Interference)을 이용해 위상을 정밀 제어함으로써, 전기적 노이즈를 완전히 배제한 p=14트 이상의 고해상도 데이터를 투영합니다.

⇒ MQM phase table표 응용 :

(1)    i( data index) :전송하고자하는 실제 데이터순서

(2)   2^p:  위상을 몇 개로 쪼갤지 결정

(ex) p=14비트 => 2^14 = 16,384가지

=> 결국 광 주파수 (n=8bit), 진폭 (m= 8bit)면 ? (8+8)x2^14 = 262,144bits = 32KB

▷ 14비트 MQM 위상 매핑(Phase Mapping) 설계

14비트 시스템에서 각 데이터 인덱스 i에 따른 위상 각도 θi

(#) 14비트(2^14)는 =16,384 종류 위상 = 16,384종류 data를 전송

=> 결국 광 주파수 (n=8bit), 진폭 (m= 8bit)면 ? (8+8)x2^14 = 262,144bits = 32KB

▷전송 속도 계산 (Data Throughput)

전송 속도는  (1사이클당 데이터 용량) × (클럭 주파수)로 결정됩니다.

• 기본 단위: 1 사이클당 32KB (32,768 바이트)
• 가정 (시스템 클럭): 1 GHz (1초당 10억 번의 사이클)를 기준으로 잡겠습니다.

계산식:  32KB x 1,000,000,000 cylces/sec = 결과: 32.768 TB/s (테라바이트/초)

=>  현재 기간 망 광통신 “ quantum jump” 발생  optic cable한 개가  32.768TB/sec  transfer  ㅎㅎㅎ

    ALU내부에서도 구현 가능하다면… 정말 Great

[7].결론

전송 data Symbol = (Frequency(n) , Amplitude(m) , Phase(p)) 3개를 모두 이용하던지 3개중에 2개만 이용하던지

[1]+ [2] (+ [3]) 방식 혼합

; 1channel로 1Cycle 당 ( n + m )* p bit 1회전송

( n=m=16 p= 3 bit면 "32 * 8= 256" bit 전송,)(

(n=m=8 p= 3 비트면 => “16 * 8= 128” 비트전송 )

예 1)  (Frequency 8비트) 00000111 + ( amplitude 8bit) 00001000 만 사용경우

=> 7hz 8mv " 2차원 mapping "

예 2)   phase 8개 ( phase 3 bit ) 들어가면

[ phase 0 ] ( amplitude 8bit) 01011100 + (Frequency 8비트) 10110011

................

[ phase 7 ] ( amplitude 8bit) 11011100 + (Frequency 8비트) 11110011

=> 8 개 phase x 16bit전송 " 3차원 mapping "

앞비트 뒤 비트인지는 개발자가 결정

구체적 응용 3)

00000011 00010001 (2진수) transfer방식

1) 고전방식 16cycle로 보내던지 , 16bit값을 푸리에로 encoding해서 보낸 후 분해..

=> MQM방식은 1cycle에 3hz (1st byte)의 17mv( 2nd byte) 2차원 mapping으로 보내면 됩니다.

​2) MQM 16 bytes 정보 전송 : 2byte (phase 0), 2byte ( phase 1).... 2byte (phase7)까지

1cycle에 16bytes 3차원 mapping 전송

​ ▶ 단일 채널 전송 비트(B_ch) = (n + m) x 2^p

(예: n=8, m=8, p=8 비트 설정 시 16 x 256 = 4,096 bits 전송)

▶ Total Register Throughput (T_total):

T_total = B_ch x Channels

(예: 4,096 bits x 64 channels = 262,144 bits (32 KB)

▶실무 응용 시나리오별 기대 성능 (AI & Big Data)

32KB 대용량 레지스터와 MQM 전송 기술이 적용되었을 때의 실제 작업 효율입니다.

1도선 1비트 전송방식이 기존 HBM방식에서

1도선 8(n)+8(m)비트 전송.. => 1024 도선이면 1024 *(8+8비트) 전송 하여 1cycle 전송시 기존대비 ( n+m) 배 빠른 전송효울 과 발열 문제.. 해결

Phase까지 병합시 빠른 전송 속도 기대..

<5>결론 및 권리 포기 선언 (Conclusion & Waiver)

본 scwpark MQM-PAM 알고리즘은 1980년대 초 저자가 경험한 직관적 영감(비선형적

데이터 전송 체계)을 바탕으로 하며, 현대 반도체의 HBM 발열 한계, ALU한계를 극복하기 위해

2026년 Hyunuk Pak , EunHwan Park(dmsghks0421@gmail.com )과 상의하여

과학적으로 체계화되었습니다

  기술의 기원: 본 MQM-PAM 알고리즘은 1980년대 초 저자의 직관적 영감( 꿈속에서 본 외 x인들이 만드는 전송 기술)에서 시작되어, 현대의 양자 컴퓨팅 및 HBM 전송 한계를 극복하기 위해 2026년 과학적으로 체계화되었습니다.

  공개 목적: 기존 선형 전송 방식의 고질적인 발열 문제를 해결하고, 전 세계 반도체 기술의 비약적인 발전을 돕기 위해 오픈 소스 공익용으로 공개합니다.

  특허권 포기 선언: 저자(scwpark)는 본 기술에 대한 모든 독점적 특허권을 명시적으로 포기하며, 이 기술이 인류를 위해 자유롭게 사용되기를 희망합니다.

  타인 특허 등록 금지: 본 문서는 '선행 기술(Prior Art)'로서의 지위를 가지며, 본 로직을 이용해 제3자가 특허를 취득하여 기술의 자유로운 사용을 제한하는 것에 강력히 반대합니다.

-- -- 이건 80년대 초부터 꿈속에서 참 희한 꿈이였는데

( 요즘 양자 컴퓨터 하길레.. 꿈을 과학적으로 기술해서 양자 컴퓨터 보다 빠르게.. ) 아들과 상의하여 작성

80, 90년대부터 내가 떠벌 떠벌 말하고 다녔는데.. 아직 HBM등 전송 기술에.. 완벽히 안들어가서

내가 작성해보네요..

특허생각은 없음...( 부디 이글 보고 특허로 하지 말기합시다.. )