高速總線速度和復(fù)雜度的提升過往更多地體現(xiàn)在PC和通信行業(yè)中,如今,這一現(xiàn)象已迅速普及到了消費電子行業(yè),包括智能手機、平板電腦、電力電子等產(chǎn)品在內(nèi)的設(shè)備制造廠商對高速信號接口的測試需求日漸增多。安捷倫科技有限公司數(shù)字測試業(yè)務(wù)部大中國區(qū)市場經(jīng)理杜吉偉指出,在有線通信領(lǐng)域,100G 甚至400G是未來市場重要的發(fā)展趨勢,其采用的串行器/解串器(SerDes)速度可達10G甚至25G、28G,信號不再是傳統(tǒng)的雙電平,簡單的邏輯1和邏輯0電平,而是引入了調(diào)制技術(shù)。
 安捷倫科技有限公司數(shù)字測試業(yè)務(wù)部大中國區(qū)市場經(jīng)理杜吉偉 |
而在移動計算領(lǐng)域,一方面速度在提升,另一方面則要求功耗低、體積小。MIPI基本上已是移動計算行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)總線,一般用在手機和掌上電腦中,傳統(tǒng)的低壓差分信號(LVDS)正被eDP信號所替代。存儲器則大量采用LPDDR標(biāo)準(zhǔn),以降低功耗。移動計算的背后往往是云和 服務(wù)器設(shè)備,PCI-E、SAS、SATA等是其中的互連高速總線,速度已經(jīng)達到12Gbps,未來可能還會更高。
“這些新技術(shù)的引入使得高速接口在測試需求上也發(fā)生了變化,主要體現(xiàn)在三個方面,” 杜吉偉介紹道:“首先是物理層的一致性測試:對于3Gbps以上的應(yīng)用,Rx端的測試被提上日程;其次是分析和調(diào)試:抖動分析是高速總線測試的一項重要內(nèi)容,串?dāng)_、地跳動、噪聲都會引起抖動分量的變化,工程師一方面會選擇固有抖動底小的示波器,另一方面會要求同一臺示波器支持不同的抖動分離算法;最后則是協(xié)議層:要求提供類似于協(xié)議分析儀的分析功能,可直接給出有效載荷等有用信息?!蹦壳?,大部分測試廠商的示波器、協(xié)議分析儀、誤碼分析儀、脈沖碼型發(fā)生器、任意波發(fā)生器等正是針對這些測試難題在發(fā)展。
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超高速通信接口帶來測試挑戰(zhàn)
隨著IEEE 802.3互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的快速發(fā)展,目前100G通常是通過10路10G或4路25G來實現(xiàn)(發(fā)送端通常把40/100G的流分成4個25/28G或10個10G并行通道,在接收端把并行通道的碼流再重組成40/100G流);另一方面來自數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用,如光纖通道和無限帶寬(如Infinite band EDR)的數(shù)據(jù)速率同樣逐漸上升至25.78125Gbps。此外,在國內(nèi)市場(如學(xué)校、企業(yè)等)普遍較為關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域,28.6Gbps可以覆蓋的應(yīng)用還包括:SONET/SDH從40G跳到100G;OIF的CEI-28G-VSR等等。這些超高速(25/28Gbps)數(shù)據(jù)接口需要相應(yīng)的測試產(chǎn)品作支持,同時也為測試方案帶來了重重挑戰(zhàn)。
.JPG) 泰克(Tektronix)科技股份有限公司大中華區(qū)業(yè)務(wù)部事業(yè)開發(fā)經(jīng)理王志坤 |
泰克(Tektronix)科技股份有限公司大中華區(qū)業(yè)務(wù)部事業(yè)開發(fā)經(jīng)理王志坤介紹道:“例如多通道串行技術(shù)在25G時無法避免的串?dāng)_和ISI、驗證長pattern(PRBS31對Pattern Generator的Memory存儲的要求過高,基本不可能實現(xiàn),所以要采用邏輯電路來實現(xiàn))、Timing的裕量持續(xù)減少等難題,在28 Gb/s高速率時也同樣存在。在IEEE802.3ba、100GBASE-CR、OIF CEI、ITU-T、MSA、Infinite Band、32G FC等這些25G到28G的應(yīng)用中,由于數(shù)據(jù)率的提高,對抖動及振幅的裕量區(qū)間要求也相對提升,如抖動裕量的要求往往接近300fs。”為此,泰克最新推出的BERTScope286C誤碼率分析儀擁有28.6Gbps的高數(shù)據(jù)速率和較低的固有抖動, 可對串行數(shù)據(jù)進行時鐘恢復(fù),相當(dāng)于一個帶有示波器功能的誤碼率分析儀,適合于對高速光電器件進行誤碼定位和抖動分析。
Teledyne LeCroy(力科)市場經(jīng)理胡為東也認(rèn)為:“當(dāng)前高速接口測試上的主要挑戰(zhàn)包括:測試儀器是否能夠提供足夠高的帶寬,以滿足多通道高速信號接口的測試需求;測試儀器的高通道帶寬數(shù)量是否足夠;是否有強大的串行數(shù)據(jù)分析軟件協(xié)助對高速信號的分析和調(diào)試?!?
.JPG) Teledyne LeCroy(力科)市場經(jīng)理胡為東 |
目前力科提供的實時數(shù)字示波器帶寬已達到65GHz,并且計劃推出100GHz帶寬的實時數(shù)字示波器。同時,通過使用通道同步專利技術(shù),力科可提供最高密度的高帶寬通道,65GHz的帶寬通道數(shù)可達40個,為了測試多通道的眼圖和串?dāng)_,力科還推出了新一代串行數(shù)據(jù)分析軟件SDAIII,能夠?qū)崿F(xiàn)4通道眼圖的同時測量,并可針對噪聲進行分解分析。此外,力科推出了具有協(xié)議握手能力的誤碼測試儀PeRT3,專門針對高速信號測試接口(如USB3/PCIE/SATA/SAS)而開發(fā),可與高性能示波器和串行數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)成一套包括高速接口物理層測試、接收機抖動容限測試在內(nèi)的全套自動化測試解決方案。
由于采用了獨有的磷化銦半導(dǎo)體工藝和芯片技術(shù),安捷倫現(xiàn)有的高速接口測試產(chǎn)品包括單臺實現(xiàn)的光調(diào)制域分析儀、63GHz實時帶寬的磷化銦示波器、多達16通道(每通道60GHz帶寬)的單臺采樣示波器、多通道脈沖碼型發(fā)生器達32Gbps、各種誤碼率分析儀(并行、串行可達32Gbps)。為了支持不同的抖動分離算法,安捷倫90000系列示波器最近將其抖動分析軟件升級,可支持業(yè)界提供的幾乎所有算法,一旦出現(xiàn)問題,則能夠關(guān)聯(lián)和該問題相關(guān)的所有參數(shù)和分析結(jié)果。而對于復(fù)雜的應(yīng)用,安捷倫則可在示波器解碼的同時也可提供獨立的協(xié)議分析儀,例如HDMI之類的協(xié)議分析等等。
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接收端測試日益受到重視
盡管目前國內(nèi)市場對Rx接收端測試還很陌生,接觸的機會也不多,但其重要性日益受到人們的重視,主要原因在于,現(xiàn)階段的接收機中已集成了更多的復(fù)雜功能,如均衡、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)等,因此接收機的性能也需要一種合理的測試方法。單純的發(fā)射機一致性測試不足以確保整個系統(tǒng)的誤碼率要求,如何才能保證接收端能正確地接收到信號才是關(guān)鍵所在。
王志坤指出:“Rx測試多了很多以往在Tx測試中不用考慮的因素,Rx測試是一個系統(tǒng)等級的仿真,包括DUT的Tx、接受器的時鐘恢復(fù)、誤碼偵測等,所以接收機測試完整地體現(xiàn)了系統(tǒng)的質(zhì)量。泰克開發(fā)的BERTScope系列不僅能對Tx端信號進行眼圖和抖動分析,還可以根據(jù)規(guī)范要求,進行Rx誤碼率以及抖動容限測試,特別是針對于計算機系統(tǒng)、通信中的高速總線標(biāo)準(zhǔn)(電接口或光接口),如PCIe、SATA、SAS、USB 3.0、DP、Fibre Channel、802.3KR、SFP+等,提供一體化的物理層一致性測試方案。 ”泰克目前正通過一系列活動把Rx測試的實際操作經(jīng)驗和體驗帶給中國本土系統(tǒng)廠商,讓更多的工程技術(shù)人員知道為什么要做Rx測試及怎樣做Rx測試,從而幫助提升整個行業(yè)的高速系統(tǒng)測試水平。

泰克新推出的BERTScope286C誤碼率分析儀
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對此,杜吉偉也同樣表示道: “Rx接收端的測試遠(yuǎn)比Tx發(fā)射端來得復(fù)雜,非常重要的一點是測量的自動化、校準(zhǔn)的自動化。目前安捷倫可提供多種高速總線的測量自動化、校準(zhǔn)自動化方案,其中,N5990A Rx自動測量軟件不僅支持多種不同的總線Rx測試、還支持不同的硬件,無論是JBERT N4903,還是ParBERT 81250A, 甚至任意波發(fā)生器M8190A都可以完成自動控制和測試。作為Rx校準(zhǔn)測試的一部分,安捷倫特有的磷化銦示波器也已被N5990A集成到自動測試系統(tǒng)中去。”據(jù)了解,安捷倫可為用戶提供三種Rx接收端測試方案,包括串行誤碼分析儀N4903B、并行誤碼分析儀81250A及任意波發(fā)生器M8190A,此外,安捷倫還可為工程師提供100G多通道Rx測試。
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本文下一頁:關(guān)注儀器或系統(tǒng)本身誤差
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關(guān)注儀器或系統(tǒng)本身誤差
在進行高速通信接口的測試操作時,為了能夠得到一致性結(jié)果,需要考慮的因素有許多,包括測試夾具、測試電纜、適配器、信號邊沿限制器、ISI碼間干擾仿真器、預(yù)加重、抖動分量注入等等,具體到每一個高速接口的測試,其需要注意的事項也各不相同。
杜吉偉表示,在高速接口測試過程中,必須特別關(guān)注儀器或測量系統(tǒng)本身帶來的誤差,這是因為實時示波器自身會帶來本底噪聲和固有抖動,信號源本身也有固有抖動,這將導(dǎo)致測量結(jié)果的差異,這也是磷化銦示波器和JBERT受到市場歡迎的原因之一;此外不同儀器廠家的測量算法也會不同,對于實時示波器可考慮使用Intel的Sigtest.exe分析軟件測量高速總線,從而擺脫廠家算法不同所帶來的差異。
他同時指出,電纜等帶來的誤差也不容忽視,這可采用安捷倫的PrecisionProbe方案來對所用電纜或探頭進行交流校準(zhǔn),去除其誤差;而對于不同的測量點或測量參考面,其測量結(jié)果也有可能不同,對此可使用安捷倫的InfiniiSim方案得到不同測量參考面上的波形,使得測量結(jié)果更具有參考性。
對于如此復(fù)雜的測試系統(tǒng),為了協(xié)助客戶盡可能地節(jié)約投資成本,一些測試廠商在高帶寬示波器中充分預(yù)留了帶寬升級功能,并且在軟件和操作界面上加強了兼容性和靈活性。例如:安捷倫部分型號示波器的帶寬升級無需返回原廠,用軟件激活即可,以軟件平臺的概念讓用戶實現(xiàn)平滑移植,幫助客戶快速導(dǎo)入新的測試應(yīng)用;N5990A Rx接收端自動測試軟件支持任何新總線,只需增加一個庫而已;89601矢量信號分析軟件甚至支持不同的儀器硬件,包括實時示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、仿真軟件等;安捷倫提供的用戶自定義應(yīng)用可以讓用戶自己對現(xiàn)有一致性測試軟件進行測試項目的添加等。
同樣地,力科高帶寬示波器具有帶寬升級功能,用戶可只購買當(dāng)前所用帶寬型號的儀器,將來可根據(jù)測試信號速率的需要來選擇進行升級;另外,力科示波器從低到200MHz,高到65GHz均采用了同樣的測試操作界面,這樣只要用過一款力科的產(chǎn)品,就能夠勝任對所有產(chǎn)品的使用,能夠方便用戶快速導(dǎo)入新的測試應(yīng)用。
在專業(yè)技術(shù)支持上,近年來以安捷倫、泰克為代表的測試廠商在上海、深圳、北京、成都等地紛紛建立了高速實驗室,幫助工程師實際了解高速通信接口測試技術(shù)。這些高速實驗室均提供一站式服務(wù),其中包括實時示波器、誤碼率分析儀、任意波發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等儀器設(shè)備,工程師可自帶被測對象,和實驗室預(yù)約實際測試時間,大大節(jié)省了客戶測試所需的時間,且測試結(jié)果的一致性或可靠性也較高。另外,安捷倫科技還和一些全球授權(quán)的官方認(rèn)證實驗室展開合作,以便幫助還在前期研發(fā)階段或生產(chǎn)早期階段的客戶。
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責(zé)編:Quentin