【導讀】對高速鏈路（如PCI Express?）的全面表征需要對被測鏈路的發(fā)送端（Tx）和接收端（Rx）進(jìn)行多差分通道的測量。由于需要在不同通道之間進(jìn)行同軸連接的物理切換，這對于完全自動(dòng)化的測試環(huán)境來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰。引入RF開(kāi)關(guān)矩陣允許多通道測試中的物理連接切換，并實(shí)現自動(dòng)化軟件測試。
對高速鏈路（如PCI Express?）的全面表征需要對被測鏈路的發(fā)送端（Tx）和接收端（Rx）進(jìn)行多差分通道的測量。由于需要在不同通道之間進(jìn)行同軸連接的物理切換，這對于完全自動(dòng)化的測試環(huán)境來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰。引入RF開(kāi)關(guān)矩陣允許多通道測試中的物理連接切換，并實(shí)現自動(dòng)化軟件測試。
PCI Express端口通常具有x1、x4、x8和x16的通道寬度，這給完全自動(dòng)化的Tx或Rx測試帶來(lái)了挑戰。將RF開(kāi)關(guān)包括在測試通道中，可以在無(wú)需頻繁更換DUT和測試設備電纜的情況下進(jìn)行多通道測試。需要特別注意的是，必須盡量減少RF開(kāi)關(guān)的電氣影響，確保測試符合規范要求或驗證測試計劃。
圖1：ZTM2-8SP6T-40模塊化開(kāi)關(guān)矩陣，帶有8個(gè)40GHz終端SP6T機械開(kāi)關(guān)
本文將重點(diǎn)介紹用于x16測試的RF開(kāi)關(guān)配置。這些開(kāi)關(guān)型號最多支持18條通道（PCIe最大通常為x16），也可支持更低的通道數。建議使用剛性電纜在不同開(kāi)關(guān)組件之間建立固定連接，這些電纜可根據請求從Mini-Circuits獲得。最初將展示CEM測試的示意圖，但這些技術(shù)同樣適用于BASE測試，相關(guān)的示意圖將在白皮書(shū)的最后部分展示。
圖1中展示了ZTM2-8SP6T-40模塊化開(kāi)關(guān)矩陣，該矩陣包含8個(gè)40GHz終端的SP6T機械開(kāi)關(guān)。這種配置最多支持18條通道。建議在相鄰的40GHz繼電器之間使用相位匹配的電纜進(jìn)行固定連接。當繼電器未切換為直通連接時(shí)，將存在50歐姆的終端。
圖2中展示了ZT-8SP6T-40 4U/5U開(kāi)關(guān)矩陣，包含8個(gè)40GHz終端的SP6T機械開(kāi)關(guān)。這種配置最多支持18條通道。建議使用剛性電纜（圖中包含）來(lái)固定相鄰40GHz開(kāi)關(guān)之間的連接。這種矩陣中的開(kāi)關(guān)組件布局保持了所有輸入和輸出之間相似的電氣路徑長(cháng)度，這對多通道Rx測試尤為有利，可以減少校準與測試之間的路徑差異。當繼電器未切換為直通連接時(shí)，將存在50歐姆的終端。
圖2：ZT-8SP6T-40 4U/5U開(kāi)關(guān)矩陣，帶有8個(gè)40GHz終端SP6T機械開(kāi)關(guān)
RF開(kāi)關(guān)矩陣 – Gen5 Tx測試
PCIe Gen5設備（系統主機或插件卡）在多通道端口上將表現出不同的發(fā)射器性能。為了全面表征鏈路并識別硅片性能問(wèn)題、過(guò)度近端或遠端串擾或布局缺陷，驗證所有通道是常見(jiàn)的。在測試設置中使用RF開(kāi)關(guān)（見(jiàn)圖3）可以實(shí)現多通道Tx驗證，而無(wú)需工程師或技術(shù)人員不斷更換連接。32 GT/s基礎Tx測試的連接方式相似（見(jiàn)圖10）。
圖3：32 GT/s CEM系統Tx（多通道）
系統主機配置需要將符合性負載板（CLB）插入DUT的CEM連接器，并通過(guò)電纜將每條通道連接到RF開(kāi)關(guān)。插件卡配置類(lèi)似，但DUT插入符合性基板（CBB）。單對電纜將終端開(kāi)關(guān)矩陣連接回50 GHz示波器。像任意波形發(fā)生器（AFG）這樣的儀器允許自動(dòng)化100MHz突發(fā)信號的生成，以在不同的發(fā)射器測量中使DUT切換到各種數據速率和模式。
每一個(gè)在開(kāi)關(guān)設置中的連接都非常重要。在進(jìn)行32 GT/s Tx測試時(shí)，不建議串聯(lián)超過(guò)兩個(gè)繼電器，因為這會(huì )引入插入損耗。建議在DUT和RF開(kāi)關(guān)之間使用1米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: PMCABLE1M），在RF開(kāi)關(guān)與示波器輸入之間使用較短的0.5米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: 174-6663-01）?？梢允褂檬静ㄆ鞯牟罘挚焖龠呇匦盘?，通過(guò)TekExpress軟件自動(dòng)執行通道間的延時(shí)校正（deskew）。所有通道中的電纜、繼電器和PCB應在正負信號路徑之間保持±1ps的匹配。
在RF開(kāi)關(guān)的輸入和輸出保持50歐姆（100歐姆差分）連接可以最小化通道內的反射，但會(huì )引入一些插入損耗。32 GT/s信號質(zhì)量測試不需要物理的可變ISI板（Gen4測試所需），因此需要在示波器上嵌入附加的通道和封裝損耗。應對包括RF開(kāi)關(guān)在內的測試夾具進(jìn)行表征（如在5.0 PHY測試規范的附錄B中所述）?；旧?，將選擇一個(gè)較低損耗的濾波文件，以實(shí)現最壞情況下的插件卡損耗（在測試系統主機時(shí)）或最壞情況下的系統損耗（在測試插件卡時(shí)）?？梢允褂肨ektronix的SignalCorrect解決方案來(lái)驗證包括RF開(kāi)關(guān)矩陣在內的通道損耗，而無(wú)需使用昂貴的矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀（VNA）。
RF開(kāi)關(guān)矩陣 – Gen5 Rx測試
PCIe Gen5設備（系統或插件卡）的接收端通過(guò)一個(gè)精細校準的應力眼圖信號進(jìn)行測試。這種“最壞情況”信號是在參考平面（無(wú)通道）以及所需的“最壞情況”通道（34 dB至37 dB @ 16 GHz之間）下，通過(guò)多步校準建立的。本節將討論如何在該信號的Rx測試校準中加入終端RF開(kāi)關(guān)，并對DUT進(jìn)行多通道鏈路測試。
圖4：32 GT/s CEM Rx測試點(diǎn)
校準振幅、發(fā)送端均衡、隨機抖動(dòng)和正弦抖動(dòng)在TP3測試點(diǎn)需要在A(yíng)nritsu MP1900A BERT PPG與Tektronix 50 GHz示波器之間進(jìn)行直接連接。建議在此連接中使用1米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: PMCABLE1M）。TP3校準連接如圖5所示，在此步驟中不包括RF開(kāi)關(guān)。由于RF開(kāi)關(guān)會(huì )引入一些電氣通道長(cháng)度差異，建議不要在TP3參考平面前引入這種影響。
圖5：32 GT/s TP3應力眼圖（基礎與CEM）
校準在TP2P測試點(diǎn)進(jìn)行，包括差分模式干擾（DMI）、共模干擾（CMI）和最終的應力眼圖。該測試點(diǎn)位于TP2之后（BERT與示波器之間的物理通道），但TP2P包括封裝嵌入和Rx均衡及時(shí)鐘恢復的影響。在TP2校準中加入RF開(kāi)關(guān)的示意圖如圖6所示，開(kāi)關(guān)位于測試夾具（基礎或CEM）之后。此時(shí)，工程師需要決定是僅進(jìn)行單次TP2校準（推薦用于ZT-8SP6T-40 4U/5U），還是進(jìn)行兩次或更多TP2校準（建議考慮ZTM2-8SP6T-40不同電氣路徑長(cháng)度的影響）。不建議在32 GT/s應力眼圖校準中串聯(lián)超過(guò)兩個(gè)繼電器。
圖6：32 GT/s TP2 應力眼圖
建議在BERT與RF開(kāi)關(guān)之間使用1米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: PMCABLE1M），在RF開(kāi)關(guān)與示波器之間使用較短的0.5米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: 174-6663-01）?？梢允褂檬静ㄆ鞯牟罘挚焖龠呇匦盘?，通過(guò)TekExpress軟件自動(dòng)執行通道間的延時(shí)校正（deskew）。所有通道中的電纜、繼電器和PCB應在正負信號路徑之間保持±1ps的匹配。
在RF開(kāi)關(guān)的輸入和輸出保持50歐姆（100歐姆差分）連接可以最小化通道內的反射，但會(huì )引入一些插入損耗。32 GT/s信號質(zhì)量測試不需要物理的可變ISI板（Gen4測試所需），因此需要在示波器上嵌入附加的通道和封裝損耗。應對包括RF開(kāi)關(guān)在內的測試夾具進(jìn)行表征（如在5.0 PHY測試規范的附錄B中所述）?；旧?，將選擇一個(gè)較低損耗的濾波文件，以實(shí)現最壞情況下的插件卡損耗（在測試系統主機時(shí)）或最壞情況下的系統損耗（在測試插件卡時(shí)）?？梢允褂肨ektronix的SignalCorrect解決方案來(lái)驗證包括RF開(kāi)關(guān)矩陣在內的通道損耗，而無(wú)需使用昂貴的矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀（VNA）。
使用經(jīng)過(guò)校準的應力眼圖信號對32 GT/s的多通道接收端進(jìn)行測試，需要使用兩個(gè)RF開(kāi)關(guān)矩陣，如圖7所示。當鏈路為x8或更低通道數時(shí)，可以考慮使用單個(gè)RF開(kāi)關(guān)矩陣。來(lái)自Anritsu MP1900A PPG的信號必須分配到所有PCIe通道。設備將處于環(huán)回模式，因此數字化信號將通過(guò)Tx引腳傳輸回來(lái)，并通過(guò)開(kāi)關(guān)切換回BERT的誤碼檢測器的單一輸入。許多支持32 GT/s的系統在返回通道到誤碼檢測器時(shí)會(huì )表現出高損耗，并可能需要外部重驅動(dòng)器來(lái)均衡信號以供測試設備檢測。如果之前未需要外部重驅動(dòng)器，RF開(kāi)關(guān)的引入可能會(huì )導致其需求。32 GT/s基礎Rx LEQ測試的連接方式相似。
圖7：32 GT/s系統Rx LEQ測試（多通道）
建議在BERT與RF開(kāi)關(guān)之間使用1米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: PMCABLE1M），在RF開(kāi)關(guān)與示波器之間使用較短的0.5米長(cháng)的2.92mm電纜（例如Tektronix PN: 174-6663-01）。應盡量使用最短的2.92mm電纜連接DUT的Tx和誤碼檢測器。
下一代串行標準和數據通信要求帶來(lái)新的測試挑戰，突破了當今合規性和調試工具的極限。
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