T2000高速接口測(cè)試解決方案

朱海平

(愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215021)

1 高速接口技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)隨著CPU/MPU的處理速度不斷提高，對(duì)應(yīng)于所處理數(shù)據(jù)的傳輸速度也越來(lái)越快；各種不斷推陳出新的通信技術(shù)催生的高速接口的應(yīng)用保證了數(shù)據(jù)的高速交互(見(jiàn)圖1)。

同樣，隨著HDTV的發(fā)展，以HDMI接口為代表用于HDTV信號(hào)傳輸?shù)母咚俳涌诟浅蔀楦黝惛咔鍞?shù)字電視必不可少的標(biāo)準(zhǔn)配置。并且隨著HDMI1.4公布對(duì)于3D顯示的支持(見(jiàn)圖2)，其發(fā)展前途更加不可限量。

圖1 PC各芯片間高速接口應(yīng)用情況

圖2 HDMI簡(jiǎn)介

2 高速接口芯片的發(fā)展趨勢(shì)

這些高速接口基本上都運(yùn)用了SerDes技術(shù)(見(jiàn)圖3)，Serializer/Deserializer是目前以及未來(lái)較主流的串行數(shù)據(jù)傳輸方式。

圖3 SerDes簡(jiǎn)介

PISO和SIPO大大降低對(duì)外接口的數(shù)量，使layout、互連等PCB、IC制造等方面的難度和成本大大降低。在一些高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用上，它與并行傳輸相比可以傳送更高速率的數(shù)據(jù)。SerDes技術(shù)在65 nm工藝下已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)12 Gbps的應(yīng)用(見(jiàn)表1)。

表1 各種高速接口芯片及式樣

3 高速接口芯片在ATE測(cè)試上面臨的挑戰(zhàn)

隨著接口芯片傳輸速度的提高，如何充分驗(yàn)證其時(shí)序上的性能指標(biāo)成為其在ATE上完成測(cè)試所必須解決的問(wèn)題。主要有時(shí)鐘恢復(fù)或時(shí)鐘源同步、用于信道編碼測(cè)試的大測(cè)試向量發(fā)生以及Jitter測(cè)試等問(wèn)題。HDMI芯片工作原理見(jiàn)圖4。

圖4 HDMI芯片工作原理

以圖4中的HDMI芯片為例，其主要是以TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，即最小化傳輸差分信號(hào))信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖5)，根據(jù)數(shù)據(jù)通道數(shù)分為單路和雙路。

圖5 TMDS信號(hào)

HDMI一般使用單路TMDS信號(hào)，如何在數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)3.4 Gbps的情況下，保證3條數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的10：1的同步關(guān)系，或者如何恢復(fù)時(shí)鐘信息來(lái)同步檢測(cè)高速數(shù)據(jù)成為一大難題。

高速接口測(cè)試經(jīng)常使用的偽隨機(jī)碼(PRBS，Pseudorandom Bit Sequence)擾碼長(zhǎng)度隨著位數(shù)的增加以2的冪增長(zhǎng)，測(cè)試向量也越來(lái)越大(見(jiàn)表2)。

表2 PRBS位數(shù)與向量長(zhǎng)度關(guān)系

由圖6眼圖可以得知在高速測(cè)試時(shí)Jitter對(duì)真實(shí)信號(hào)的影響愈發(fā)明顯，所以如何衡量Tx產(chǎn)生信號(hào)的Jitter大小以及如何對(duì)用于Rx測(cè)試的信號(hào)中注入一定的Jitter考察Rx對(duì)Jitter的容忍情況成為ATE測(cè)試不可回避的問(wèn)題。

圖6 HDMI Tx與Rx芯片的眼圖

4 ADVANTEST高速接口芯片測(cè)試解決方案

4.1 6GSPM—6 Gbps Serial Port Module

面對(duì)高速接口芯片測(cè)試所面臨的挑戰(zhàn)，ADVANTEST推出了高效低成本的6GSPM模塊，其應(yīng)用于開(kāi)放式架構(gòu)高性能SoC測(cè)試T2000上，為眾多高速接口芯片的測(cè)試提供了高效低成本的測(cè)試解決方案(見(jiàn)圖7)。

圖7 6GSPM應(yīng)用范圍

6GSPM提供了32對(duì)I/O分離的高速差分信號(hào)(16I/16O)，最高可達(dá)6.375 Gbps。豐富的時(shí)鐘同步及恢復(fù)模式，可對(duì)應(yīng)于不同接口的不同要求靈活設(shè)置。、PRBS向量發(fā)生器和BERT(bit error rate tester)單元解決了信道編碼測(cè)試問(wèn)題。眼圖工具和Jitter注入功能的引入讓在高速接口測(cè)試中越來(lái)越必不可少的Jitter相關(guān)測(cè)試得以輕松實(shí)現(xiàn)。

6GSPM對(duì)應(yīng)于各種高速接口的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)同步格式要求，提供了設(shè)置靈活的時(shí)鐘恢復(fù)和時(shí)鐘源同步模式。上圖就顯示了源同步、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)鐘和內(nèi)嵌時(shí)鐘情況下6GSPM提供的應(yīng)對(duì)方法。

此外時(shí)鐘源的選擇也很多樣，除了系統(tǒng)時(shí)鐘之外、芯片的輸出及一些trig信號(hào)都可以用作同步使用的時(shí)鐘源。圖8就是一個(gè)HDMI Tx芯片測(cè)試的例子，其與數(shù)據(jù)通道同步的時(shí)鐘源就是芯片本身的TMDS時(shí)鐘信號(hào)。

6GSPM擁有專門的比特誤碼率測(cè)試單元(BERT，Bit Error Rate Tester)和高達(dá)31位偽隨機(jī)碼(PRBS)向量發(fā)生器，滿足了高速接口芯片的信道編碼測(cè)試要求。

圖8 多種時(shí)鐘生成及恢復(fù)模式

圖9 Jitter相關(guān)測(cè)試

6GSPM對(duì)于Tx信號(hào)可以使用眼圖工具獲取其眼圖特性數(shù)據(jù)，便于分析其信號(hào)的優(yōu)劣。對(duì)于Rx芯片測(cè)試，有Jitter注入單元對(duì)系統(tǒng)輸出信號(hào)注入一定量的抖動(dòng)量對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試，從而可以芯片對(duì)于抖動(dòng)容許度這樣一個(gè)在高速接口芯片測(cè)試上愈發(fā)重要指標(biāo)的測(cè)試得以實(shí)現(xiàn)。

圖10 6GSPM測(cè)試HDMI接口芯片時(shí)結(jié)構(gòu)

4.2 6GSPM與T2000SoC測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)合

圖11 T2000+6GSPM對(duì)HDMI芯片測(cè)試解決方案

T2000是ADVANTEST推出的新一代開(kāi)放式測(cè)試系統(tǒng)，其最大的特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的DUT選配不同的測(cè)試模塊，種類涵蓋了DPS測(cè)試模塊，數(shù)字測(cè)試模塊、模擬測(cè)試模塊、以及射頻測(cè)試模塊。上圖就是T2000系統(tǒng)配置了DPS測(cè)試模塊、低速800Mbps數(shù)字模塊和6GSPM高速數(shù)字模塊用于HDMI接口芯片測(cè)試的解決方案。

T2000除了自身提供了豐富的編程、調(diào)試用GUI用戶工具，還支持各種新增模塊的調(diào)試工具。GUI工具之間支持相互關(guān)聯(lián)調(diào)用，調(diào)試時(shí)直觀、人性化。

圖13 T2000工具一覽

圖14 6GSPM GUI工具調(diào)用示例

5 降低高速接口芯片測(cè)試成本

為了降低測(cè)試成本，Advantest也從多方面考慮，用提高單位產(chǎn)能、降低模塊價(jià)格、簡(jiǎn)化測(cè)試電路板設(shè)計(jì)過(guò)程等多個(gè)方法來(lái)盡可能減少分?jǐn)偟絾蝹€(gè)芯片上的測(cè)試成本。

從6GSPM的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，業(yè)界最多的16I/16O差分端口可以實(shí)現(xiàn)同樣業(yè)界最高的HDMI 4port同測(cè)；而對(duì)于可以在低速情況下測(cè)得的DC參數(shù)，6GSPM通過(guò)32通道的SCAN/DC通路連接到其他低速數(shù)字模塊(800MDM)進(jìn)行測(cè)試，從而省去了高速數(shù)字模塊的PMU單元，降低了模塊的價(jià)格。

T2000的測(cè)試資源引出接口可以做到中心對(duì)稱排布，在設(shè)計(jì)測(cè)試電路板時(shí)可以只設(shè)計(jì)一個(gè)待測(cè)芯片 (DUT)的布線，其余的三個(gè)可以對(duì)稱使用DUT1的布線設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。

6 總結(jié)

ADVANTEST一直致力于開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)、并為客戶提供完整的測(cè)試解決方案。現(xiàn)在推出新一代開(kāi)放式架構(gòu)的SoC測(cè)試系統(tǒng)T2000，并通過(guò)不斷開(kāi)發(fā)新的模塊來(lái)提高其測(cè)試能力，滿足客戶數(shù)字、模擬、RF、高速接口等各種各樣測(cè)試需求。