T2000高速接口測試解決方案

朱海平

(愛德萬測試（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215021)

1 高速接口技術的發展趨勢

近年來隨著CPU/MPU的處理速度不斷提高，對應于所處理數據的傳輸速度也越來越快；各種不斷推陳出新的通信技術催生的高速接口的應用保證了數據的高速交互(見圖1)。

同樣，隨著HDTV的發展，以HDMI接口為代表用于HDTV信號傳輸的高速接口更是成為各類高清數字電視必不可少的標準配置。并且隨著HDMI1.4公布對于3D顯示的支持(見圖2)，其發展前途更加不可限量。

圖1 PC各芯片間高速接口應用情況

圖2 HDMI簡介

2 高速接口芯片的發展趨勢

這些高速接口基本上都運用了SerDes技術(見圖3)，Serializer/Deserializer是目前以及未來較主流的串行數據傳輸方式。

圖3 SerDes簡介

PISO和SIPO大大降低對外接口的數量，使layout、互連等PCB、IC制造等方面的難度和成本大大降低。在一些高速數據傳輸的應用上，它與并行傳輸相比可以傳送更高速率的數據。SerDes技術在65 nm工藝下已經可實現12 Gbps的應用(見表1)。

表1 各種高速接口芯片及式樣

3 高速接口芯片在ATE測試上面臨的挑戰

隨著接口芯片傳輸速度的提高，如何充分驗證其時序上的性能指標成為其在ATE上完成測試所必須解決的問題。主要有時鐘恢復或時鐘源同步、用于信道編碼測試的大測試向量發生以及Jitter測試等問題。HDMI芯片工作原理見圖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)信號傳輸數據(見圖5)，根據數據通道數分為單路和雙路。

圖5 TMDS信號

HDMI一般使用單路TMDS信號，如何在數據傳輸速率最高達3.4 Gbps的情況下，保證3條數據通道的數據與時鐘的10：1的同步關系，或者如何恢復時鐘信息來同步檢測高速數據成為一大難題。

高速接口測試經常使用的偽隨機碼(PRBS，Pseudorandom Bit Sequence)擾碼長度隨著位數的增加以2的冪增長，測試向量也越來越大(見表2)。

表2 PRBS位數與向量長度關系

由圖6眼圖可以得知在高速測試時Jitter對真實信號的影響愈發明顯，所以如何衡量Tx產生信號的Jitter大小以及如何對用于Rx測試的信號中注入一定的Jitter考察Rx對Jitter的容忍情況成為ATE測試不可回避的問題。

圖6 HDMI Tx與Rx芯片的眼圖

4 ADVANTEST高速接口芯片測試解決方案

4.1 6GSPM—6 Gbps Serial Port Module

面對高速接口芯片測試所面臨的挑戰，ADVANTEST推出了高效低成本的6GSPM模塊，其應用于開放式架構高性能SoC測試T2000上，為眾多高速接口芯片的測試提供了高效低成本的測試解決方案(見圖7)。

圖7 6GSPM應用范圍

6GSPM提供了32對I/O分離的高速差分信號(16I/16O)，最高可達6.375 Gbps。豐富的時鐘同步及恢復模式，可對應于不同接口的不同要求靈活設置。、PRBS向量發生器和BERT(bit error rate tester)單元解決了信道編碼測試問題。眼圖工具和Jitter注入功能的引入讓在高速接口測試中越來越必不可少的Jitter相關測試得以輕松實現。

6GSPM對應于各種高速接口的時鐘與數據同步格式要求，提供了設置靈活的時鐘恢復和時鐘源同步模式。上圖就顯示了源同步、轉發時鐘和內嵌時鐘情況下6GSPM提供的應對方法。

此外時鐘源的選擇也很多樣，除了系統時鐘之外、芯片的輸出及一些trig信號都可以用作同步使用的時鐘源。圖8就是一個HDMI Tx芯片測試的例子，其與數據通道同步的時鐘源就是芯片本身的TMDS時鐘信號。

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

圖8 多種時鐘生成及恢復模式

圖9 Jitter相關測試

6GSPM對于Tx信號可以使用眼圖工具獲取其眼圖特性數據，便于分析其信號的優劣。對于Rx芯片測試，有Jitter注入單元對系統輸出信號注入一定量的抖動量對芯片進行測試，從而可以芯片對于抖動容許度這樣一個在高速接口芯片測試上愈發重要指標的測試得以實現。

圖10 6GSPM測試HDMI接口芯片時結構

4.2 6GSPM與T2000SoC測試系統的結合

圖11 T2000+6GSPM對HDMI芯片測試解決方案

T2000是ADVANTEST推出的新一代開放式測試系統，其最大的特點是模塊化結構，可以根據不同的DUT選配不同的測試模塊，種類涵蓋了DPS測試模塊，數字測試模塊、模擬測試模塊、以及射頻測試模塊。上圖就是T2000系統配置了DPS測試模塊、低速800Mbps數字模塊和6GSPM高速數字模塊用于HDMI接口芯片測試的解決方案。

T2000除了自身提供了豐富的編程、調試用GUI用戶工具，還支持各種新增模塊的調試工具。GUI工具之間支持相互關聯調用，調試時直觀、人性化。

圖13 T2000工具一覽

圖14 6GSPM GUI工具調用示例

5 降低高速接口芯片測試成本

為了降低測試成本，Advantest也從多方面考慮，用提高單位產能、降低模塊價格、簡化測試電路板設計過程等多個方法來盡可能減少分攤到單個芯片上的測試成本。

從6GSPM的設計來說，業界最多的16I/16O差分端口可以實現同樣業界最高的HDMI 4port同測；而對于可以在低速情況下測得的DC參數，6GSPM通過32通道的SCAN/DC通路連接到其他低速數字模塊(800MDM)進行測試，從而省去了高速數字模塊的PMU單元，降低了模塊的價格。

T2000的測試資源引出接口可以做到中心對稱排布，在設計測試電路板時可以只設計一個待測芯片 (DUT)的布線，其余的三個可以對稱使用DUT1的布線設計，簡化了設計過程。

6 總結

ADVANTEST一直致力于開發最先進的測試技術、并為客戶提供完整的測試解決方案。現在推出新一代開放式架構的SoC測試系統T2000，并通過不斷開發新的模塊來提高其測試能力，滿足客戶數字、模擬、RF、高速接口等各種各樣測試需求。