PCIe傳輸複雜性日增 高速訊號測試不可或缺

圖一 : 示波器和網路分析儀,是PCIe測試驗證中不可或缺的設備。
圖一 : 示波器和網路分析儀,是PCIe測試驗證中不可或缺的設備。

【作者: 王岫晨】

隨著PCIe技術的不斷進步,其測試驗證的複雜性也日益增長。為了滿足日益增長的速度需求,每一代PCIe的演進都實現了傳輸速率的翻倍。如今,全球各地的資料中心已經開始採用最新版本的PCIe 5.0和6.0電纜來連接大量高速資料存放裝置。與此同時,電纜製造商也在積極生產,以向客戶交付首批PCIe 5.0和6.0電纜。

更高速的傳輸纜線

PCIe測試驗證不僅需要先進的測試設備和技術,還需要嚴格遵守PCI-SIG規範,以確保測試結果的準確性和可靠性。

為了確保這些高速電纜符合PCIe標準並保證整個系統的正常運行,研發驗證、合規性和製造過程都需要進行徹底的測試。每個PCIe鏈路具有不同數量的通道對,包括1、2、4、8或16對,每對通道由一組差分發送(TX)和一組差分接收(RX)通道組成。以PCIe 6.0電纜為例,採用x8配置的電纜可以實現高達64 GB/s的傳輸速率。

然而,手動驗證高速互連的合規性不僅工作量大,而且容易出錯。對於電纜的所有Thru連接以及電纜內部的近端和遠端串擾路徑,需要進行大量的四埠測量。傳統的四埠向量網路分析儀在每次測量時都需要重新連接,並且需要正確終端化未測量的差分對,這無疑增加了測試的複雜性和難度。

在PCIe 5.0/6.0系統行為測試中,某些遮罩限制值的偏差可能並不關鍵。通過或失敗判定主要取決於整合回波損耗(iRL)和串擾雜訊分量(ccICN)等度量。這些度量在PCI-SIG規範中定義,需要從S參數結果計算得出,並需要進行大量的後處理工作。此外,校準測試夾具特性也帶來了額外的挑戰。

鑒於PCIe系統的重要性,PCI-SIG正在制定用於內部(主機殼內部)和外部(主機殼到主機殼)應用的標準化電纜規範。這些規範包括在32 GT/s和64 GT/s速率下配對的電纜元件和配對線纜連接器的相應電氣要求,以確保整個系統的穩定性和性能。

因此,對於PCIe測試驗證而言,不僅需要先進的測試設備和技術,還需要嚴格遵守PCI-SIG規範,以確保測試結果的準確性和可靠性。隨著PCIe技術的不斷發展,測試驗證的難度和複雜性也將繼續增加,但這也將推動測試技術的不斷創新和進步。

測試設備考量

隨著PCIe技術的不斷發展,資料速率的提升使得高速串列資料連結的設計愈發複雜。特別是通道拓撲的多樣化以及主動元件需要調整的參數數量激增,對設計和測試增加了更高的挑戰。

高速信號測試設備,如高性能示波器和網路分析儀,是PCIe測試驗證中不可或缺的設備。這些設備能夠支援更高的資料傳輸速率,如PCIe 6.0的64GT/s,並具備足夠的採樣頻寬和精度,以捕捉和分析高速信號中的細微變化。

專門的PCIe測試解決方案也是必不可少的。這些解決方案通常包括一系列的軟體和硬體工具,用於模擬、研發和驗證PCIe設計的各個方面。此外,誤碼率測試儀和即時示波器等設備也是PCIe測試中的重要組成部分。BERT能夠類比各種信號條件,以驗證被測設備在不同環境下的性能表現,而即時示波器則用於對PCIe信號進行即時採樣和分析。

針對PCIe測試驗證的最新標準,還需要關注設備供應商發佈的最新產品和解決方案。隨著PCIe技術的不斷發展,新的測試設備和解決方案會不斷湧現,以滿足更高的測試需求。需要注意的是,為了確保測試的準確性和可靠性,選擇設備時除了考慮其性能參數外,還應考慮其是否符合PCI-SIG等權威機構制定的標準和規範。同時,與設備供應商的技術支援團隊保持溝通,以確保獲得最新的技術支持和解決方案。

PCIe 6.0正在開發中,以滿足新興應用的高速數據傳輸需求。隨著數據速率翻倍和其他增強的性能規格,PCIe 6.0將增加高速互連設計的複雜性。工程師需要選擇合適的信號完整性測試解決方案,來驗證他們的產品是否符合 PCIe 6.0 標準。為了確保PCIe測試驗證的準確性,需要一系列先進的測試設備來支援。這些設備包括:

●誤碼率測試儀(BERT)和脈衝模式發生器(PPG):用於進行高精度的特定信號測量。BERT和PPG在PCIe測試中發揮著關鍵作用,能夠類比和生成各種信號條件,以驗證被測設備在不同環境下的性能表現。

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2024.5(第390期)PCIe 6.0—高速數位傳輸
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