PCIe4.0的物理层技术PCIe标准自从推出以来,1代和2代标准已经在PC和Server上使用10多年时间,正在逐渐退出市场。出于支持更高总线数据吞吐率的目的,PCI-SIG组织分别在2010年和2017年制定了PCIe3.0和PCIe4.0规范,数据速率分别达到8Gbps和16Gbps。目前,PCIe3.0和PCle4.0已经在Server及PC上使用,PCIe5.0也在商用过程中。每一代PCIe规范更新的目的,都是要尽可能在原有PCB板材和接插件的基础上提供比前代高一倍的有效数据传输速率,同时保持和原有速率的兼容。别看这是一个简单的目的,但实现起来并不容易。PCI-E测试信号完整性测试解决方案;PCI-E测试PCI-E测试热线

PCIe背景概述PCIExpress(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCle)总线是PCI总线的串行版本,广泛应用于显卡、GPU、SSD卡、以太网卡、加速卡等与CPU的互联。PCle的标准由PCI-SIG(PCISpecialInterestGroup)组织制定和维护,目前其董事会主要成员有Intel、AMD、nVidia、DellEMC、Keysight、Synopsys、ARM、Qualcomm、VTM等公司,全球会员单位超过700家。PCI-SIG发布的规范主要有Base规范(适用于芯片和协议)、CEM规范(适用于板卡机械和电气设计)、测试规范(适用于测试验证方法)等,目前产业界正在逐渐商用第5代版本,同时第6代标准也在制定完善中。由于组织良好的运作、的芯片支持、成熟的产业链,PCIe已经成为服务器和个人计算机上成功的高速串行互联和I/O扩展总线。图4.1是PCIe总线的典型应用场景。眼图测试PCI-E测试热线PCI-E 3.0测试接收端的变化;

随着数据速率的提高,在发送端对信号高频进行补偿还是不够,于是PCIe3.0及 之后的标准中又规定在接收端(RX端)还要对信号做均衡(Equalization),从而对线路的损 耗进行进一步的补偿。均衡电路的实现难度较大,以前主要用在通信设备的背板或长电缆 传输的场合,近些年也逐渐开始在计算机、消费类电子等领域应用,比如USB3.0、SATA 6G、DDR5中也均采用了均衡技术。图4 .4分别是PCIe3 .0和4 .0标准中对CTLE均衡器 的频响特性的要求。可以看到,均衡器的强弱也有很多挡可选,在Link Training阶段TX 和RX端会协商出一个比较好的组合(参考资料: PCI ExpressR Base Specification 4 .0)。
随着数据速率的提高,芯片中的预加重和均衡功能也越来越复杂。比如在PCle 的1代和2代中使用了简单的去加重(De-emphasis)技术,即信号的发射端(TX)在发送信 号时对跳变比特(信号中的高频成分)加大幅度发送,这样可以部分补偿传输线路对高 频成分的衰减,从而得到比较好的眼图。在1代中采用了-3.5dB的去加重,2代中采用了 -3.5dB和-6dB的去加重。对于3代和4代技术来说,由于信号速率更高,需要采用更加 复杂的去加重技术,因此除了跳变比特比非跳变比特幅度增大发送以外,在跳变比特的前 1个比特也要增大幅度发送,这个增大的幅度通常叫作Preshoot。为了应对复杂的链路环境,PCI-E 3.0测试发送端变化;

(9)PCle4.0上电阶段的链路协商过程会先协商到8Gbps,成功后再协商到16Gbps;(10)PCIe4.0中除了支持传统的收发端共参考时钟模式,还提供了收发端采用参考时钟模式的支持。通过各种信号处理技术的结合,PCIe组织总算实现了在兼容现有的FR-4板材和接插 件的基础上,每一代更新都提供比前代高一倍的有效数据传输速率。但同时收/发芯片会变 得更加复杂,系统设计的难度也更大。如何保证PCIe总线工作的可靠性和很好的兼容性, 就成为设计和测试人员面临的严峻挑战。PCI-E 3.0测试接收端容限测试;信号完整性测试PCI-E测试方案
被测件发不出标准的PCI-E的一致性测试码型,为什么?PCI-E测试PCI-E测试热线
要精确产生PCle要求的压力眼图需要调整很多参数,比如输出信号的幅度、预加重、 差模噪声、随机抖动、周期抖动等,以满足眼高、眼宽和抖动的要求。而且各个调整参数之间 也会相互制约,比如调整信号的幅度时除了会影响眼高也会影响到眼宽,因此各个参数的调 整需要反复进行以得到 一个比较好化的组合。校准中会调用PCI-SIG的SigTest软件对信号 进行通道模型嵌入和均衡,并计算的眼高和眼宽。如果没有达到要求,会在误码仪中进 一步调整注入的随机抖动和差模噪声的大小,直到眼高和眼宽达到参数要求。PCI-E测试PCI-E测试热线
在之前的PCIe规范中,都是假定PCIe芯片需要外部提供一个参考时钟(RefClk),在这 种芯片的测试中也是需要使用一个低抖动的时钟源给被测件提供参考时钟,并且只需要对 数据线进行测试。而在PCIe4.0的规范中,新增了允许芯片使用内部提供的RefClk(被称 为Embeded RefClk)模式,这种情况下被测芯片有自己内部生成的参考时钟,但参考时钟的 质量不一定非常好,测试时需要把参考时钟也引出,采用类似于主板测试中的Dual-port测 试方法。如果被测芯片使用内嵌参考时钟且参考时钟也无法引出,则意味着被测件工作在 SRIS(Separate Refclk Independent SS...