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双子星闪耀,助力传统电气一致性测试走出困境

时间:2022-06-20 16:27:17 作者:邵乐峰 阅读:
作为一家为高速信号测试提供工程服务与测试自动化解决方案的厂商,Granite River Labs(以下称GRL)公司日前扩展了其电气一致性测试自动化软件解决方案,让产品开发者能够通过单一软件平台,使用来自安立(Anritsu)、是德科技(Keysight)和泰克(Tektronix)等厂商的测试设备。
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新的解决方案支持PCI Express(PCIe) 5.0,并向下兼容早期PCIE规格的锁相环(PLL)Bandwidth与Peaking测试,以及DisplayPort 2.0 Source与Sink物理层测试。目前,GRL的PCIe 5.0方案已经被PCI-SIG协会批准用来进行PCIe 5.0认证测试;DisplayPort 2.0方案则正在申请获得视频电子标准协会(VESA)的批准(包括GRL-DP21-SINK-AN和GRL-DP21-TX)。

众所周知,接口标准的应用领域涵盖生活的方方面面,从移动设备、手机电脑和媒体播放器、游戏产业,到工业、医疗、智能家居、智能汽车领域,再到数据中心、云端存储,各种各样的海量数据都需要通过接口进行传输。但与此同时,接口技术的标准和规范种类却在不断更新迭代,呈现出百花齐放、百家争鸣的态势。对研发人员来说,如何高效设计和验证产品性能,保证设备正常运行,不是一件容易的事情。

下图展示了GRL能够为不同行业提供的各类规范下的一致性测试服务和认证服务。标有橘色亮点“ATC”字样之处,表明GRL已经获得相应的组织授权;未标注ATC的领域,GRL会在该类协会定期组织的互操作大会或研讨会上,提供预认证的测试服务以及相应解决方案,为计划参会的客户产品“保驾护航”。

截止目前,GRL在中国大陆可以提供USB、HDMI、DisplayPort、Thunderbolt、SATA的全产品认证测试,以及PCIe、SAS、以太网等接口标准的电气一致性测试服务。

在谈及GRL为什么要关注电气一致性测试,而不是仅仅关注功能性和互操作性是否友好这一话题时,GRL中国上海总经理兼中国解决方案与技术总监陈昀解释称,电气测试针对的是硬件研发和开发阶段的物理层测试,保障的是硬件测试的质量。通常情况下,消费产品出现性能和功能上的障碍,往往是由硬件设计缺陷,或者是测试没有考虑周全造成的。

“就好比我们规划一条道路,要解决的不仅仅是从A到B的行程问题,还要考虑行驶车辆的数量、类型等细节,它们会对道路设计质量提出不同要求,会形成不同的压力测试方案,这一切都取决于最终呈现出来的产品品质要达到何种水平。”陈昀说。

走出传统电气一致性测试的困境

GRL全球解决方案总裁孙志强指出,研发人员当前面临两方面的期待和困惑:

一是连接技术速率变高,测试场景复杂性变大。以常见的USB Type-C接口为例,它不但需要支持USB、DP、PD等多个复杂技术标准协议,还对充电和传输效率提出了较高要求,这让研发设计、测试和验证工作变得比以往更加耗时。

PCIe 5.0测试也是如此。相比于PCIe 3.0/4.0测试,PCIe 5.0测试的广度和深度均大幅增加,仅32G高速信号传输测试一项就要考虑损耗、抖动、均衡等多个因素,再加上还要对每个信道冗余进行测试,涉及到抖动冗余、时间冗余和电压冗余,设计和验证难度陡然增大。

二是缺乏高效灵活的测试方案。传统的一致性测试自动化软件解决方案仅适用于范围狭窄的测试设备,无法灵活地被用于其它平台。导致不少企业将大量的资金投入到过度的仪器采购上,使用者再花大量时间去学习测试仪器的软硬件使用和操作。而且,当测试设备厂商推出更新型的仪器时,如何让测试自动化软件始终与最新标准保持一致,也是一项持久的挑战。

而GRL电气一致性测试解决方案最大的优势在于,不仅支持最新数字连接标准——包括PCI Express(5.0及以下)、USB4、USB 3.2、DisplayPort和SAS,还可搭配多数品牌的高性能示波器、误码率测试仪(BERT)和网络分析仪(VNA),进行发送端和接收端物理层测试。也就是说,产品开发者可以自由选择测试设备品牌进行混搭,即便预算有限也可以规避复杂的采购问题,专注于产品验证和调试,而不是花时间在学习不同的软件工具,从而大大提升了购买力和投资回报率(ROI)。

以GRL PCIe5 PLL自动化校准与测试软件为例。由于“PLL”是PCIe5中新增的测试项目,按照传统惯例,使用者需要花费15-20万美元购买“采样示波器+硬件时钟恢复模块+软件”方案加以实现。但现实情况是,大量的PCIe客户主要使用实时示波器和误码仪来进行PCIe5电气性能的测试,这意味着,要想实现“PLL功能测试”,企业还必须再投资15-20万美元,额外购买一台取样示波器和一套硬件时钟恢复模块。

GRL PCI Express PLL自动化校准与测试软件

一年前,GRL从市场和使用者的角度进行了技术创新,利用客户已有的实时示波器+信号源开发出了PCIe PLL的测试方案,并在5月PCI Workshop上得到了批准。

GRL TX PCIe发射端测试软件和GRL-PCIE-P1发射端测试自动控制器方案也具有代表性。与传统方案相比,前者最大亮点在于当采用GRL TX授权软件后,就可以在多品牌示波器上运行该软件,使用者只需学习一个软件的操作界面;后者可以使测试人员做多链路(x2/4/8/16)的自动切换,测试效率大幅提高。

GRL DisplayPort 2.0发送端自动化测试软件(GRL-DP21-TX)和GRL DisplayPort 2.0 接收端自动化测试软件(GRL-DP21-SINK-AN)共同构成了DisplayPort 2.0测试的完整方案。前者支持UHBR10(10Gbps)、UHBR13.5(13.5Gbps)和UHBR20(20Gbps)传输速率;后者适用于安立MP1900A误码仪,并可任意搭配泰克和是德科技示波器,同时也兼容第三方测试夹具和AUX控制器。

GRL DisplayPort 2.0 接收端自动化测试软件(GRL-DP21-SINK-AN)

“现在的电气一致性测试方案,最大的问题还是投入太高,典型的PCIe5.0和4.0测试,如果同时还要进行USB 3.0和4.0测试,整个实验室的投资就要一百万美元左右。”孙志强表示,GRL的核心理念就是要在合理的投资保障情况下,让客户现有的仪器能够继续“发光发热”,不需要再购买一套所谓定制的、单一的“新”方案。五年来的实践证明,客户和市场迅速地接受了这样的“多样性跨平台”做法,既享受到了灵活性,又得到了良好的质量保障。

在他看来,过去五年里,中国科技和产品的发展日新月异,对很多新技术的接纳甚至比欧美公司要提前3-6个月——比如当中国将USB充电功率从100W提升到140W和240W,并大量出货的时候,欧美还没有开始发展。类似的情况也发生在企业级产品中,企业级产品更强调稳定性,需要经过严格的压力测试,要求具备定制化能力。所以,如何精准捕捉到新的市场需求,如何以创新的方法赢得客户,是GRL始终需要思考的课题。

为此,GRL将合作伙伴生态圈划分为五个方面,包括标准规范、测试规范、头部芯片公司、品牌公司和制造厂商,将自身定义为“粘合剂”的角色。也就是说,从最初的标准规范制定,到形成最初的测试服务和最早的自动测试方案,GRL会以自动化的形式帮助合作伙伴完成符合要求的测试工作,实现同频共振,共同推进技术的创新与迭代。

“最后一公里”、“结合”、“选择自由”和“创新”,是孙志强总结的四个关键词,他希望能够通过灵活的软件架构平台去覆盖不同的硬件平台,帮助测试工程师解决棘手的测试验证挑战。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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