Schnelle Konformitätsprüfung von PCIe 5.0- und 6.0-Kabeln und -Steckern ...

Jun 27, 2023

Rohde & Schwarz bewältigt die Herausforderungen bei der Compliance-Verifizierung von PCIe 5.0- und 6.0-Kabeln und -Anschlüssen effizient, indem es den Prozess mit einer neuen Automatisierungssuite-Option für den Vektornetzwerkanalysator ZNrun automatisiert. ZNrun-K440 ist für die automatische Konformitätsprüfung von internen und externen PCIe 5.0- und 6.0-Kabeln und -Anschlüssen gemäß den PCI-SIG-Spezifikationen konzipiert, wodurch Benutzer viel Zeit sparen. Der Testaufbau basiert auf dem Vektornetzwerkanalysator ZNB26 oder ZNB43 mit vier Testports in Kombination mit mehreren offenen OSP320-Switch- und Steuerungsplattformen – abhängig von der Anzahl der DUT-Spuren zur Verifizierung – um mehrere Vier-Port-Messungen zu ermöglichen, alles ohne erneute Verbindung zum DUT und wiederholtes Abschließen der anderen Spuren. Ein PCIe x8-Kabel verfügt beispielsweise über 16 Lanes und benötigt 64 Testports, die von drei OSP320-Plattformen bereitgestellt werden, während ein PCIe x4-Kabel nur 32 Testports von zwei OSP320-Plattformen benötigt.

Der ZNrun-K440 automatisiert alle Messungen vollständig gemäß der PCIe-Spezifikation. Auch die Nachbearbeitung definierter PCIe-Metriken wird abgedeckt. Ein leistungsstarker Testkonfigurator ermöglicht die Auswahl und Abwahl von Testobjekten nach Bahnen und sorgt so für mehr Flexibilität bei der Erfüllung der Kundenbedürfnisse und -präferenzen in Forschung und Entwicklung sowie bei Verifizierungstests. Am Ende der automatisierten Messung wird ein Testbericht mit einem Gut/Schlecht-Urteil erstellt. Die Automatisierung verfügt über ein neues Kalibrierverfahren, das die Anzahl der Kalibrierschritte und Kalibrieranschlüsse deutlich reduziert. Es enthält auch eine Methode zum De-Embedding der Testvorrichtung, wie in den PCIe-Testspezifikationen erforderlich.

Mit jeder Iteration der PCIe-Entwicklung wurde die Übertragungsrate verdoppelt, um den ständig steigenden Geschwindigkeitsanforderungen gerecht zu werden. Rechenzentren auf der ganzen Welt beginnen, die neuesten Versionen von PCIe 5.0- und 6.0-Kabeln zu verwenden, um große Mengen an Hochgeschwindigkeits-Datenspeichern anzuschließen. Auch die Kabelhersteller steigern ihre Produktion, um die ersten PCIe 5.0- und 6.0-Kabel an Kunden auszuliefern. F&E-Verifizierung, Compliance-Tests und Fertigung erfordern alle gründliche Tests, um die Einhaltung der PCIe-Anforderungen und die ordnungsgemäße Funktion des Gesamtsystems zu gewährleisten.

Jeder PCIe-Link verfügt über 1, 2, 4, 8 oder 16 Lane-Paare, wobei jedes Lane-Paar aus einer differentiellen TX- und einer differentiellen RX-Lane besteht. Mit 8 Lane-Paaren in einer x8-Konfiguration kann ein PCIe 6.0-Kabel Übertragungsraten von bis zu 64 GB/s erreichen. Die manuelle Überprüfung der Konformität von Hochgeschwindigkeitsverbindungen ist arbeitsintensiv und fehleranfällig. Insgesamt sind 256 Vier-Port-Messungen für alle Thru-Verbindungen und alle Near-End- und Far-End-Crosstalk-Pfade innerhalb des Kabels erforderlich. Bei herkömmlichen Vier-Port-Vektor-Netzwerkanalysatoren muss für jede Vier-Port-Messung ein VNA neu angeschlossen werden und nicht gemessene Spuren müssen ordnungsgemäß terminiert werden. Das neue automatisierte System von Rohde & Schwarz vereinfacht diesen Prozess drastisch.

Das automatisierte System reduziert die Testzeiten für PCIe x8-Kabel auf nur wenige Minuten für vollständige Testläufe mit allen Thru- und allen Crosstalk-Kombinationen sowie entsprechenden metrischen Berechnungen für Pass/Fail-Bewertungen. Im Vergleich dazu dauert das manuelle Testen mehrere Stunden und birgt ein hohes Risiko für Verbindungsfehler durch die Testingenieure.

Da bestimmte Grenzmaskenabweichungen für das Gesamtverhalten des PCIe 5.0/6.0-Systems nicht kritisch sind, basieren Gut/Schlecht-Urteile auf Metriken wie der integrierten Rückflussdämpfung (iRL) und dem Komponentenbeitrag zum integrierten Nebensprechrauschen (ccICN). Sie sind in der PCI-SIG-Spezifikation definiert und müssen aus den S-Parameter-Ergebnissen berechnet werden und erfordern eine erhebliche Nachbearbeitung. Die Kalibrierung der Testvorrichtungscharakterisierung und des De-Embedding bringt zusätzliche Herausforderungen mit sich. Die ZNrun-K440-Software für automatische Konformitätstests deckt sie alle ab.

Aufgrund ihrer Bedeutung für PCIe-Systeme ist PCI-SIG dabei, standardisierte Kabel für interne (innerhalb eines Gehäuses) und externe (Gehäuse-zu-Gehäuse) Anwendungen zu definieren, einschließlich der entsprechenden elektrischen Anforderungen für passende Kabelbaugruppen und passende Kabelstecker sowohl bei 32 GT/s als auch bei 64 GT/s. ZN-run-K440 wird auch diese PCIe-Tests abdecken, sobald sie standardisiert sind.

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