今年是SuperSpeed USB 3.0技术应用市场化的关键年。支持USB 3.0的商用化控制器预计将在今年下半年问世、支持USB 3.0的消费电子产品也可望于明年正式推出,目前各大厂正积极推动芯片demo设计。若要让USB 3.0市场应用的进程更加稳健,对于USB 3.0发射器、控制器和缆线三大部分提出一套完整且具针对性的相关测试方案,便非常重要。

图为Agilent电子量测事业群营销处市场项目经理潘光平。(Source:HDC)
图为Agilent电子量测事业群营销处市场项目经理潘光平。(Source:HDC)

量测仪器大厂Agilent已推出SuperSpeed USB 3.0 兼容性验证测试(Compliance Test)解决方案,当中除了首套USB 3.0信号质量测试夹具外,并包括可测试发送器的示波器、USB 3.0发送器兼容性验证测试应用软件;量测USB 3.0 SuperSpeed序列通信链接特性的串行误码率(Serial BERT)测试仪,可执行完整的抖动容许度测试;还有用以产生和分析USB 3.0的信道ADS仿真软件;以及可用在量测及分析USB 3.0的信道的网络分析仪。

Agilent电子量测事业群营销处市场项目经理潘光平表示,针对USB 3.0的量测方案可分为发射端、接收端和缆线三大部分。发射端以示波器为主,接收端以误码率(BERT)测试仪为核心,缆线部分则以时域反射仪和网络分析仪为主。发射器端量测较为复杂,基本是以眼图大小作为检测验证规范通过与否的依据。

潘光平进一步说明指出,USB 3.0最重要的量测技术会用到去嵌入化(de-embedded)技术和等化技术(equalization)。由于USB 3.0传输速率可达5Gbps,在发射端Gb级以上高速串行传输会出现RF微波效应,也会挑战讯号的完整性,进而影响量测质量。因此de-embedded技术便是设计消除高速串行传输发射器到cable这一段、以及到待测物IC之pin脚端所产生的射频微波效应,藉此得以进一步检测真正的讯号效应。此外,当接收端和发射端之间的距离拉长时,发射端所产生的眼图效应会随之缩小衰减。因此在接收端便需要等化技术,藉由数学运算模式将眼图放大并还原;或者在发射端加入pre-emphasis功能,加重讯号的振幅大小来还原眼图讯号。

潘光平并指出,在缆线测试部分,需要注意的在于串音干扰(Cross Talk)、插入损耗以及特性阻抗三大要点。由于USB 3.0兼容USB 2.0的方式是将缆线并列,并列传输的线路间容易产生串音干扰,此亦无法避免,因此在这里的量测重点便是验证串音干扰是否符合USB 3.0限缩规范。至于特性阻抗和插入阻抗则采用时域反射仪和网络分析仪加以量测。潘光平强调,无论是USB 2.0的半双工还是USB 3.0的全双工通讯作业模式,在量测上其所著重之处并非有所不同,尽管USB 3.0的全双工传输方式会因为并行传输导致串音干扰较高,但在量测解决方案内容要点上则是一致的。

潘光平表示,Agilent针对包括USB 3.0、HDMI、PCIe、DisplayPort等Gb等级以上高速串行传输量测,采取在单机上将不同的规范写进不同的测试软件进行兼容性(compliance)测试的方式,这可有效提升测试人员的效率。潘光平认为,USB 3.0首先会在大型储存装置和大型影音数据传输应用上发展,以计算机周边应用领域为主。Agilent目前正与台湾创惟科技(GENESYS Logic)以及NEC的控制芯片Demo合作相关测试方案,在缆线部分则与Tyco和Foxcomm密切合作。