高速通信接口升級(jí)引發(fā)測(cè)試新需求

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(fèi)電子行業(yè)，包括智能手機(jī)、平板電腦、電力電子等產(chǎn)品在內(nèi)的設(shè)備制造廠商對(duì)高速信號(hào)接口的測(cè)試需求日漸增多。安捷倫科技有限公司數(shù)字測(cè)試業(yè)務(wù)部大中國區(qū)市場(chǎng)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(chǎng)重要的發(fā)展趨勢(shì)，其采用的串行器/解串器(SerDes)速度可達(dá)10G甚至25G、28G，信號(hào)不再是傳統(tǒng)的雙電平，簡(jiǎn)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(cè)試業(yè)務(wù)部大中國區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉

而在移動(dòng)計(jì)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(dòng)計(jì)算行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)總線，一般用在手機(jī)和掌上電腦中，傳統(tǒng)的低壓差分信號(hào)(LVDS)正被eDP信號(hào)所替代。存儲(chǔ)器則大量采用LPDDR標(biāo)準(zhǔn)，以降低功耗。移動(dòng)計(jì)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(dá)到12Gbps，未來可能還會(huì)更高。

“這些新技術(shù)的引入使得高速接口在測(cè)試需求上也發(fā)生了變化，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，” 杜吉偉介紹道：“首先是物理層的一致性測(cè)試：對(duì)于3Gbps以上的應(yīng)用，Rx端的測(cè)試被提上日程；其次是分析和調(diào)試：抖動(dòng)分析是高速總線測(cè)試的一項(xiàng)重要內(nèi)容，串?dāng)_、地跳動(dòng)、噪聲都會(huì)引起抖動(dòng)分量的變化，工程師一方面會(huì)選擇固有抖動(dòng)底小的示波器，另一方面會(huì)要求同一臺(tái)示波器支持不同的抖動(dòng)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(cè)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(duì)這些測(cè)試難題在發(fā)展。

超高速通信接口帶來測(cè)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(shí)現(xiàn)(發(fā)送端通常把40/100G的流分成4個(gè)25/28G或10個(gè)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(chǎng)(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(cè)試產(chǎn)品作支持，同時(shí)也為測(cè)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(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(shí)無法避免的串?dāng)_和ISI、驗(yàn)證長(zhǎng)pattern(PRBS31對(duì)Pattern Generator的Memory存儲(chǔ)的要求過高，基本不可能實(shí)現(xiàn)，所以要采用邏輯電路來實(shí)現(xiàn))、Timing的裕量持續(xù)減少等難題，在28 Gb/s高速率時(shí)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(duì)抖動(dòng)及振幅的裕量區(qū)間要求也相對(duì)提升，如抖動(dòng)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(dòng)， 可對(duì)串行數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)，相當(dāng)于一個(gè)帶有示波器功能的誤碼率分析儀，適合于對(duì)高速光電器件進(jìn)行誤碼定位和抖動(dòng)分析。

Teledyne LeCroy(力科)市場(chǎng)經(jīng)理胡為東也認(rèn)為：“當(dāng)前高速接口測(cè)試上的主要挑戰(zhàn)包括：測(cè)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(hào)接口的測(cè)試需求；測(cè)試儀器的高通道帶寬數(shù)量是否足夠；是否有強(qiáng)大的串行數(shù)據(jù)分析軟件協(xié)助對(duì)高速信號(hào)的分析和調(diào)試?！薄?/P>

Teledyne LeCroy(力科)市場(chǎng)經(jīng)理胡為東

目前力科提供的實(shí)時(shí)數(shù)字示波器帶寬已達(dá)到65GHz，并且計(jì)劃推出100GHz帶寬的實(shí)時(shí)數(shù)字示波器。同時(shí)，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(dá)40個(gè)，為了測(cè)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(shí)測(cè)量，并可針對(duì)噪聲進(jìn)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(cè)試儀PeRT3，專門針對(duì)高速信號(hào)測(cè)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(cè)試、接收機(jī)抖動(dòng)容限測(cè)試在內(nèi)的全套自動(dòng)化測(cè)試解決方案。

由于采用了獨(dú)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(cè)試產(chǎn)品包括單臺(tái)實(shí)現(xiàn)的光調(diào)制域分析儀、63GHz實(shí)時(shí)帶寬的磷化銦示波器、多達(dá)16通道(每通道60GHz帶寬)的單臺(tái)采樣示波器、多通道脈沖碼型發(fā)生器達(dá)32Gbps、各種誤碼率分析儀(并行、串行可達(dá)32Gbps)。為了支持不同的抖動(dòng)分離算法，安捷倫90000系列示波器最近將其抖動(dòng)分析軟件升級(jí)，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(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用，安捷倫則可在示波器解碼的同時(shí)也可提供獨(dú)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(cè)試日益受到重視

盡管目前國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)Rx接收端測(cè)試還很陌生，接觸的機(jī)會(huì)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(jī)中已集成了更多的復(fù)雜功能，如均衡、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)等，因此接收機(jī)的性能也需要一種合理的測(cè)試方法。單純的發(fā)射機(jī)一致性測(cè)試不足以確保整個(gè)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(hào)才是關(guān)鍵所在。[!--empirenews.page--]

王志坤指出：“Rx測(cè)試多了很多以往在Tx測(cè)試中不用考慮的因素，Rx測(cè)試是一個(gè)系統(tǒng)等級(jí)的仿真，包括DUT的Tx、接受器的時(shí)鐘恢復(fù)、誤碼偵測(cè)等，所以接收機(jī)測(cè)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(duì)Tx端信號(hào)進(jìn)行眼圖和抖動(dòng)分析，還可以根據(jù)規(guī)范要求，進(jìn)行Rx誤碼率以及抖動(dòng)容限測(cè)試，特別是針對(duì)于計(jì)算機(jī)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(cè)試方案。 ”泰克目前正通過一系列活動(dòng)把Rx測(cè)試的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和體驗(yàn)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(cè)試及怎樣做Rx測(cè)試，從而幫助提升整個(gè)行業(yè)的高速系統(tǒng)測(cè)試水平。

泰克新推出的BERTScope286C誤碼率分析儀

對(duì)此，杜吉偉也同樣表示道： “Rx接收端的測(cè)試遠(yuǎn)比Tx發(fā)射端來得復(fù)雜，非常重要的一點(diǎn)是測(cè)量的自動(dòng)化、校準(zhǔn)的自動(dòng)化。目前安捷倫可提供多種高速總線的測(cè)量自動(dòng)化、校準(zhǔn)自動(dòng)化方案，其中，N5990A Rx自動(dòng)測(cè)量軟件不僅支持多種不同的總線Rx測(cè)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(dòng)控制和測(cè)試。作為Rx校準(zhǔn)測(cè)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(dòng)測(cè)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(cè)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(cè)試。

關(guān)注儀器或系統(tǒng)本身誤差

在進(jìn)行高速通信接口的測(cè)試操作時(shí)，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(cè)試夾具、測(cè)試電纜、適配器、信號(hào)邊沿限制器、ISI碼間干擾仿真器、預(yù)加重、抖動(dòng)分量注入等等，具體到每一個(gè)高速接口的測(cè)試，其需要注意的事項(xiàng)也各不相同。

杜吉偉表示，在高速接口測(cè)試過程中，必須特別關(guān)注儀器或測(cè)量系統(tǒng)本身帶來的誤差，這是因?yàn)閷?shí)時(shí)示波器自身會(huì)帶來本底噪聲和固有抖動(dòng)，信號(hào)源本身也有固有抖動(dòng)，這將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的差異，這也是磷化銦示波器和JBERT受到市場(chǎng)歡迎的原因之一；此外不同儀器廠家的測(cè)量算法也會(huì)不同，對(duì)于實(shí)時(shí)示波器可考慮使用Intel的Sigtest.exe分析軟件測(cè)量高速總線，從而擺脫廠家算法不同所帶來的差異。

他同時(shí)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(duì)所用電纜或探頭進(jìn)行交流校準(zhǔn)，去除其誤差；而對(duì)于不同的測(cè)量點(diǎn)或測(cè)量參考面，其測(cè)量結(jié)果也有可能不同，對(duì)此可使用安捷倫的InfiniiSim方案得到不同測(cè)量參考面上的波形，使得測(cè)量結(jié)果更具有參考性。

對(duì)于如此復(fù)雜的測(cè)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(cè)試廠商在高帶寬示波器中充分預(yù)留了帶寬升級(jí)功能，并且在軟件和操作界面上加強(qiáng)了兼容性和靈活性。例如：安捷倫部分型號(hào)示波器的帶寬升級(jí)無需返回原廠，用軟件激活即可，以軟件平臺(tái)的概念讓用戶實(shí)現(xiàn)平滑移植，幫助客戶快速導(dǎo)入新的測(cè)試應(yīng)用；N5990A Rx接收端自動(dòng)測(cè)試軟件支持任何新總線，只需增加一個(gè)庫而已；89601矢量信號(hào)分析軟件甚至支持不同的儀器硬件，包括實(shí)時(shí)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(duì)現(xiàn)有一致性測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)目的添加等。

同樣地，力科高帶寬示波器具有帶寬升級(jí)功能，用戶可只購買當(dāng)前所用帶寬型號(hào)的儀器，將來可根據(jù)測(cè)試信號(hào)速率的需要來選擇進(jìn)行升級(jí)；另外，力科示波器從低到200MHz，高到65GHz均采用了同樣的測(cè)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(duì)所有產(chǎn)品的使用，能夠方便用戶快速導(dǎo)入新的測(cè)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(cè)試廠商在上海、深圳、北京、成都等地紛紛建立了高速實(shí)驗(yàn)室，幫助工程師實(shí)際了解高速通信接口測(cè)試技術(shù)。這些高速實(shí)驗(yàn)室均提供一站式服務(wù)，其中包括實(shí)時(shí)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(cè)對(duì)象，和實(shí)驗(yàn)室預(yù)約實(shí)際測(cè)試時(shí)間，大大節(jié)省了客戶測(cè)試所需的時(shí)間，且測(cè)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(shí)驗(yàn)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。