市场对于高速串行接口的传输速率和质量要求越来越高,整体而非个别地分析物理层(PHY layer)和协议层(Protocol layer)的能力也越来越重要,高速串行讯号测试与时俱进的变革能力也越来越关键。
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中间为Tektronix高速串行技术解决方案经理Sara Boen,左为Tektronix高速串行应用产品营销经理Balaji lyer,右为Total Phase 产品管理总监Fred Rastga |
针对USB 3.0、PCIe 3.0等高速串行传输应用,Tektronix已开发出多重系列量测解决方案。值得注意的是,Tektronix已经开始针对英特尔新一代光纤传输规格Thunderbolt,开发出物理层部份、搭配自家DPO JET软件的示波器量测样品解决方案。
Tektronix高速串行技术解决方案经理Sara Boen表示,面对日益复杂的高速串行讯号量测,光是靠符合性测试(compliance testing)可能还不够,必须结合串行数据链路分析(link analysis)、先行处理谐波和讯号仿真的方法,过去我们常以第五谐波的方式来定义示波器规格需要进一步改变。另一方面,将物理层和协议层分开测试的方法,已逐渐无法满足越来越高速率串行传输量测的实际需求。因此,提供一套整合物理层和协议层高速串行传输示波器测试方案,展现实时捕获讯号和提高纠错的能力,便成为首要之务。
Tektronix高速串行应用产品营销经理Balaji lyer补充说明指出,以往工程师量测高速串行讯号时,通常把协议分析仪视为次要且独立的作业内容。但是新一代高速串行的概念,是把协议分析仪和示波器分析整合在一起来看,物理层讯号分析的问题有可能是因为协议层所衍生导致,反之亦然。因此两种分析工具应该以相辅相成的角度来重新定位,协议层分析可进一步发挥高速串行传输讯号分析的整体效能。
另一方面,Balaji lyer认为,碳棒设计和功耗管理也成为高速串行传输量测方案必须密切关照的课题。功耗纠错可能充满着难以应付的过程,按照各种需求选择可捕获实时清晰讯号的测试方案是其重点。
Sara Boen表示,为了在物理层部份捕获更为清晰的高速串行讯号,示波器也可以提供译码协议层讯号的功能。不过示波器本身也有局限,内存和取样率较短,若是把示波器的内存拉大,取样率则会跟着降低,这就会影响分析高速串行讯号的精确度。若要存取和分析更为精确的讯号,协议分析仪就可以扮演重要的角色。于是因应越来越高速串行传输讯号的需求,示波器和协议分析仪就要相辅相成,物理层部份由示波器负责,协议层由分析仪主抓,才能抓取捕获讯号的完整度和达到精确分析的要求。
高速串行信道的传输效能正面临重要的技术挑战,这包括降低缆线长度对于传输讯号的干扰、以及降低讯号在发射端和接收端之间传输的衰减、接收端能否适切地接收到讯号并且加以译码等等关键环节。Sara Boen指出,半导体芯片厂商多半会以near end发射端为主测内容,而符合性测试则以far end接收端测试为主,后者用均衡器补强讯号,来降低发射端到接收端时讯号传递会产生的衰减问题。
从物理层角度来看,高速串行讯号量测越来越会遇到补强讯号、抖动、相互干扰(cross talk)等关键问题,特别是如何精确分析抖动和抖动之间的关联是否由cross talk所影响,因此分辨抖动的技术,是属于随机抖动还是其他的性质,是重要的关键。Balaji lyer表示,从协议层角度而言,不同协议规格之间能否顺畅地在半导体芯片和板子内交替换手,传输层的封包流控制和管理、以及各种模式下的功耗管理,都是协议层分析的关注焦点。
谈及Thunderbolt和USB 3.0之间的竞合关系,Sara Boen和Balaji lyer认为,Thunderbolt和USB 3.0应该是相互补充而非竞争的关系,个别都有特定的市场应用,USB毕竟在PC/NB和消费电子市场已有广泛的影响力,消费者也有一定的熟悉度,价格上也较为低廉,USB也建立了相对成熟的生态体系。相对地,Thunderbolt在上述条件上都还不够成熟。另一方面,测试Thunderbolt也会面临与其他高速串行传输规格相当类似的课题,每个标准都有属于自己的量测课题,Tektronix也正在掌握其中的核心要素。