Server Hardware Validation Series: PCIe 5.0 – 实物测试挑战
Allion Labs / Eric Chen
欢迎您来到百佳泰Server系列技术文章第四篇，本篇将探讨在实物测试中会面临到的挑战。一般业界熟知的PCIe 5.0实物测试中，针对端口物理层 (PHY) 测试方面，主要可分为Transmitter (Tx) 和Receiver (Rx)两大部分: 本测试主要是依据PCI-SIG所制定的PHY Test Specification（目前最新的版本是V0.9）作为测试规范，以确保产品的信号质量表现优良。
由于越高速的讯号在PCB Trace传输过程中讯号衰减会越大，因此PCIe 5.0对通道和连接器损耗与反射提出了超越过往的严格要求。在PCIe 4.0的Channel loss budget为28dB @ 16GHz，但在5.0则提出包括 CPU 和 AIC 芯片封装在内的规范，Channel loss budget则提升到36dB @ 16GHz，同时亦增加其他诸多新规范，因此依据规范来定义相关测项，也成为非常重要的成功测试准则。
相关测试内容说明如下：
● Transmitter(Tx)端测试的要求与方法：
1. 根据PCIe 5.0的CEM Spec中的定义，Host和AIC卡的Tx眼图指标如下： 
目前官方已发布的 PCIe 5.0软件工具 Sigtest Phoenix 5.1.0版本中，个中技术支持基础规范和 CEM 规范的大部分校准与测试参数通通包含在内一应俱全。
2. Host的测试方面，PCIe 5.0 32 GT/s不再使用过去Dual Port 测试的方法，换言之，在PCIe 5.0测试Tx 时，只要将测试Data Lane的差分信号接到示波器，无需同步撷取Reference Clock信号。此外，Channel loss的补齐，改以使用 S 参数嵌入的方式取代可变 ISI 板，也就是在示波器内嵌入除了夹具和测试缆线以外的链路损耗 S 参数。(注意：Rx测试仍然需要使用实际的ISI治具板) 下图为正确的PCIe 5.0 32GT/s系统主板的测试连接方法。
3. 在S参数的选择方面，必须使用网络分析仪VNA实际量测出CLB loss和cable loss，然后取得数值后代入相近PCI-SIG所提供的参数。
4. 关键的示波器设定，则须依据不同厂牌进行设置，在所要测试的preset撷取2.0M UI waveform，使用Sigtest Phoenix分析取得结果。
● Receiver (Rx)端测试的要求与方法：
1. 在Receiver (Rx)端测试方面，PCIe 5.0 RX测试和PCIe 4.0基本上相同，个中差异在于Calibration；举例而言，在PCIe 5.0 的校准方面，分别有TP3点校准信号幅度800mV/720mV，TxEQ，Rj，Sj及TP2点校准目标值EH 15+/-1.5mV, EW 9.375+/-0.5ps等测试及校准需求，缺一不可。
2. 本测试最关键的是 32 GT/s 的 Rx 校准要求示波器带宽设置为 50 GHz以上，采样率大于或等于128 GSa/s。完整的通道校准要从最大的包括封装损耗的 -37 dB 开始，搜寻 Preset 和 CTLE 组合，找到最大的EH*EW 眼面积，然后扫描 Sj 和 DMI，以及可以调整Vswing，计算EH和EW是否落在EH 15+/-1.5mV, EW 9.375+/-0.5ps范围，如果不满足，就进一步减小ISI pair，重复上述过程，注意每一步都要扫描Preset 和 CTLE 组合，直到找到这个 ISI pair，最小可用的ISI 损耗是 -34dB。下图是系统主板的完整信道校准组合。
如果不能完全遵守规范的要求，可能导致加压抖动量和干扰参数等达不到规范的要求，就无法真实反映 DUT 的 Rx 性能。
3. Rx LEQ测试是评价待测件Rx端对压力信号的容忍性能，反映的是Rx端对抖动跟踪能力和对恶化信号的均衡能力，以误码率测试来评价。在测试时待测物必须进入loopback mode；若成功的进入了Loopback，那么后续的误码率测试就很简单。误码仪发送Modified Compliance Pattern，传送4e12 bits数据；若不超过1个ERROR；那么就算通过。
测试接续图与测试结果如下：
综上所言，百佳泰为因应PCIe 5.0的实物测试中针对端口物理层 (PHY) 测试，包含Transmitter (Tx) 和Receiver (Rx)两大部分的严格要求，目前已投资高精密度示波器及误码测试仪，来协助我们的客户以最少测试投资成本获取最大的产品报酬，我们期待透过百佳泰训练精良的技术工程团队与世界级的高质量测试设备，协助我们的客户共同发展PCIe 5.0新产品应用，裨益社会科技进步。
如您有产品验证或各种客制化量测的需求，欢迎您与百佳泰连系，
我们的服务信箱：service@allion.com。