高速通信接口升級引發(fā)測試新需求

高速總線速度和復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、電力電子等產品在內的設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)務部大中國區(qū)市場經理杜吉偉指出，在有線通信領域，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，而是引入了調制技術。

安捷倫科技有限公司數(shù)字測試業(yè)務部大中國區(qū)市場經理杜吉偉

而在移動計算領域，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)的標準總線，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標準，以降低功耗。移動計算的背后往往是云和 服務器設備，PCI-E、SAS、SATA等是其中的互連高速總線，速度已經達到12Gbps，未來可能還會更高。

“這些新技術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以上的應用，Rx端的測試被提上日程；其次是分析和調試：抖動分析是高速總線測試的一項重要內容，串擾、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。”目前，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。

超高速通信接口帶來測試挑戰(zhàn)

隨著IEEE 802.3互聯(lián)網(wǎng)標準的快速發(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，在國內市場(如學校、企業(yè)等)普遍較為關注的網(wǎng)絡通信領域，28.6Gbps可以覆蓋的應用還包括：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)接口需要相應的測試產品作支持，同時也為測試方案帶來了重重挑戰(zhàn)。

泰克(Tektronix)科技股份有限公司大中華區(qū)業(yè)務部事業(yè)開發(fā)經理王志坤

泰克(Tektronix)科技股份有限公司大中華區(qū)業(yè)務部事業(yè)開發(fā)經理王志坤介紹道：“例如多通道串行技術在25G時無法避免的串擾和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?！睘榇耍┛俗钚峦瞥龅腂ERTScope286C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，相當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)市場經理胡為東也認為：“當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試?！薄?/P>

Teledyne LeCroy(力科)市場經理胡為東

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，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擾，力科還推出了新一代串行數(shù)據(jù)分析軟件SDAIII，能夠實現(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體工藝和芯片技術，安捷倫現(xiàn)有的高速接口測試產品包括單臺實現(xiàn)的光調制域分析儀、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，則能夠關聯(lián)和該問題相關的所有參數(shù)和分析結果。而對于復雜的應用，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。

接收端測試日益受到重視

盡管目前國內市場對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雜功能，如均衡、時鐘數(shù)據(jù)恢復(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鍵所在。[!--empirenews.page--]

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、誤碼偵測等，所以接收機測試完整地體現(xiàn)了系統(tǒng)的質量。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準(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測試的實際操作經驗和體驗帶給中國本土系統(tǒng)廠商，讓更多的工程技術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

對此，杜吉偉也同樣表示道： “Rx接收端的測試遠比Tx發(fā)射端來得復雜，非常重要的一點是測量的自動化、校準的自動化。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?！睋?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。

關注儀器或系統(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，這將導致測量結果的差異，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，去除其誤差；而對于不同的測量點或測量參考面，其測量結果也有可能不同，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，使得測量結果更具有參考性。

對于如此復雜的測試系統(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，幫助客戶快速導入新的測試應用；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品，就能夠勝任對所有產品的使用，能夠方便用戶快速導入新的測試應用。

在專業(yè)技術支持上，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。這些高速實驗室均提供一站式服務，其中包括實時示波器、誤碼率分析儀、任意波發(fā)生器、網(wǎng)絡分析儀等儀器設備，工程師可自帶被測對象，和實驗室預約實際測試時間，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的官方認證實驗室展開合作，以便幫助還在前期研發(fā)階段或生產早期階段的客戶。