本文作者：Andrea Vinci，Tektronix EMEA技術(shù)市場經(jīng)理

數(shù)字電路和接口在越來越高的時鐘頻率下的表現(xiàn)非常類似于模擬電路。所以，為了確保新設(shè)計方案和重新設(shè)計的方案中接口的質(zhì)量，必須引入新的測量方法和測量設(shè)備。

當(dāng)今車輛中的信息娛樂系統(tǒng)需要的功能，只有借助新型高速顯卡和超快內(nèi)存才能實現(xiàn)。我們所有的數(shù)字社交互動信息都經(jīng)由大型服務(wù)器記錄和處理，它們需要快速地從大功率存儲器中調(diào)取數(shù)據(jù)，并傳輸至各下級系統(tǒng)進(jìn)行處理。

大量的圖像不斷被拍攝，并以高分辨率格式保存，它們在各種情況下被發(fā)往AI服務(wù)器；先進(jìn)的算法可快速地處理數(shù)據(jù)，并輸出優(yōu)質(zhì)的結(jié)果。

一個典型的AI服務(wù)器與其他先進(jìn)的計算機系統(tǒng)一樣：由一個主板和其他一些先進(jìn)的組件構(gòu)成，如：顯卡、硬盤和大量相連的交換機。所有這些設(shè)備的連接標(biāo)準(zhǔn)均基于PCI Express（PCIe）。其自2003年發(fā)布第一代以來，PCI-SIG標(biāo)準(zhǔn)便一直致力于完成數(shù)據(jù)率隨每一代PCIe的更新翻一番的目標(biāo)。

數(shù)據(jù)傳輸速率隨PCI Express的代際更新而升高

數(shù)字電路的挑戰(zhàn)

然而，處理更高的數(shù)據(jù)傳輸速率意味著電子系統(tǒng)的開發(fā)也需要一步步繼續(xù)發(fā)展，這也需要非常多的技巧和耐心。復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的主板系統(tǒng)和增插卡需要仔細(xì)拆解為更小的電路，每個子電路都將作為下一階段的目標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)，即使整個電路設(shè)計已經(jīng)完成。

隨著對帶寬需求的增加，PCIe Gen4已經(jīng)在各個市場中取代了上一代技術(shù)。與此相適應(yīng)，開發(fā)人員對現(xiàn)行的電路設(shè)計進(jìn)行不斷更新，交流有關(guān)走線、布線的建議和準(zhǔn)則，以最大程度地減少串?dāng)_或解決因過孔位置不當(dāng)導(dǎo)致的EMI問題。

這些開發(fā)人員往往是探路先鋒，他們持續(xù)所面臨的問題是確定潛在的信號衰減可能發(fā)生的位置和原因，以及究竟還存在多大的冗余。簡單地將一個插頭換為更實惠的品類、最后關(guān)頭因為力學(xué)原因或者供應(yīng)鏈而導(dǎo)致的引線分配的微調(diào)、固件或硬件的升級，又或者是生產(chǎn)工藝的任何變化都可能是可怕的噩夢，因為解決這些問題需要花費額外的精力和時間來重新對線路板進(jìn)行設(shè)計。

TMT4 PCIe性能綜合測試儀

在主板上應(yīng)用BIOS更新可以實現(xiàn)與NVMx SSD硬盤間的全速通訊，但也可能引起電氣物理層面上的變化。在固件升級期間，與主板連接且與CPU通信的交換機和計時器的配置可能會發(fā)生變化，在變化之后執(zhí)行“通道容限測試”可能會得到不同的測試結(jié)果。抖動限值的改進(jìn)隨時可能發(fā)生，在綜合模擬工具中進(jìn)行準(zhǔn)確建模是在確定對PHY物理層實際產(chǎn)生影響之前的虛擬驗證的關(guān)鍵。然而，模擬并不是總能代表真實的情況，所以仍然必須執(zhí)行物理層面的測試。

低功耗的Gen3和Gen4配置常常被重新設(shè)置，以實現(xiàn)潛在的節(jié)能配置。即使在對電源電路進(jìn)行微調(diào)時，也應(yīng)該確保電源重新接通的步驟足夠快，以滿足連接建立時間的要求，因為僅僅是增加幾毫秒便可能導(dǎo)致形成一種需要重新驗證的新情況。

然而，在這些場景下，重新對線路設(shè)計進(jìn)行驗證可能并不經(jīng)濟高效：事實上，對在物聯(lián)網(wǎng)/消費者應(yīng)用中銷售且依舊使用PCIe Gen3連接的非關(guān)鍵性低成本產(chǎn)品進(jìn)行微小的設(shè)計變更后重新花費時間進(jìn)行實驗室驗證可能并不合理。

半導(dǎo)體企業(yè)需要遵循復(fù)雜的決策路徑，以便針對某設(shè)計變更根據(jù)經(jīng)驗作出是否進(jìn)行新的驗證的判斷。判斷的標(biāo)準(zhǔn)源于風(fēng)險和成本分析。

在此情況下使用到的測試儀器通常為誤碼率測試儀（BERT）和示波器。這些儀器也在不斷發(fā)展，以滿足每一代PCIe標(biāo)準(zhǔn)的要求，但根據(jù)用戶的經(jīng)驗，這些儀器的操作普遍比較有挑戰(zhàn)性。

驗證成本不僅僅與硬件的購置成本有關(guān)，而且與執(zhí)行此工作而配備的專家資源的時間成本有關(guān)。一名軟件操作助手可以通過測試來保證進(jìn)行每項檢測時被測設(shè)備都進(jìn)行了正確的電氣連接，但是使用BERT和帶探頭的示波器的整體過程還是需要一名專家全程進(jìn)行監(jiān)控。

以鏈路初始化的驗證為例

以鏈路初始化為例，它是一個物理層的控制過程，其對于設(shè)備物理層的初始化和將一些設(shè)置應(yīng)用至鏈路是不可或缺的。在正常操作中，這個過程是自動的，但如果您對深度的設(shè)計驗證感興趣，則需要對特定數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的軟件來允許用戶診斷和監(jiān)控在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間信號發(fā)生的潛在問題。BERT通常用于精確控制的鏈路訓(xùn)練和均衡，涵蓋三個關(guān)鍵測試領(lǐng)域：合規(guī)性、容限測試和故障檢測。此外還需要實時示波器，需要高度開發(fā)的應(yīng)用軟件在接收端自動完成復(fù)雜的測試過程，并與BERT實時通訊，交換配置參數(shù)數(shù)據(jù)。

容限測試還需要在PCIe插槽的每個通道上依次重復(fù)一系列固定的步驟，包括設(shè)置觸發(fā)電壓時間。這種涉及多種不同高度開發(fā)設(shè)備的冗長且復(fù)雜的工序可能引入人為失誤，進(jìn)而影響到整個檢測程序的效率。

Tektronix并非尋求BERT/示波器系統(tǒng)的替代品或是已經(jīng)廣泛使用的On Chip Lane Margining Tool，而是采取了不同的解決方案。

TMT4 PCIE性能綜合測試儀實時為用戶顯示眼圖

TMT4 PCIE性能綜合測試儀開創(chuàng)了業(yè)內(nèi)獨特的、評估PCIe Gen 3和PCIe Gen 4鏈路運行狀況的功能。

TMT4 PCIE性能綜合測試儀可連接至大多數(shù)流行的PCI形狀因數(shù)，如CEM、M.2、U.2和U.3，能夠與當(dāng)今可用的大多數(shù)PCIe設(shè)備進(jìn)行連接。該TMT4綜合測試儀除顯示眼圖外，還提供了其接收端用來最大化眼圖高度和寬度的補償相關(guān)的信息。

系統(tǒng)對于發(fā)射器測試提供了兩個重要的數(shù)據(jù)：可以在容限測試儀接收器測量的每個通道/預(yù)設(shè)組合的眼圖。容限測試儀的接收器訓(xùn)練值，用于充分張開眼圖。

在接收端，可以對測試件的接收器路徑進(jìn)行功能評估。具體來說，其旨在確定在預(yù)期的操作范圍內(nèi)從容限測試儀發(fā)射的信號在錯誤返回之前的衰減程度。

在這樣的使用情境下，新的TMT4 PCIE性能綜合測試儀可作為額外的設(shè)備，專注于發(fā)送和接收通道的容限，使用戶在短短幾分鐘內(nèi)評估PCIe Gen 3和PCIe Gen 4設(shè)備的運行狀況成為可能。

關(guān)于泰克科技

泰克公司總部位于美國俄勒岡州畢佛頓市，致力提供創(chuàng)新、精確、操作簡便的測試、測量和監(jiān)測解決方案，解決各種問題，釋放洞察力，推動創(chuàng)新能力。70多年來，泰克一直走在數(shù)字時代前沿。歡迎加入我們的創(chuàng)新之旅，敬請登錄：tek.com.cn