News - Sonstige Messtechnik

Konformitätstests von Kabeln und Steckverbindern nach PCIe 5.0 und 6.0

20. Juni 2023 — Rohde & Schwarz hat für die Konformitätsverifizierung von PCIe-5.0- und -6.0-Kabeln und -Steckverbindern eine Lösung entwickelt, die diesen Prozess mit einer neuen Option für die R&S ZNrun Automatisierungs-Suite für Vektornetzwerkanalysatoren automatisiert. Die R&S ZNrun-K440 Option ist für automatische Konformitätstests von internen und externen Kabeln und Steckverbindern nach PCIe 5.0 und 6.0 gemäß PCI-SIG-Spezifikationen konzipiert und bietet dem Benutzer eine erhebliche Zeitersparnis. Der Messaufbau basiert auf dem R&S ZNB26 oder R&S ZNB43 Vektornetzwerkanalysator mit vier Messtoren in Kombination mit mehreren R&S OSP320 Open Switch and Control Platforms – je nach Anzahl der zu verifizierenden Lanes des Prüflings.

Durch mehrere Vier-Tor-Messungen muss der Prüfling nicht neu angeschlossen und die anderen Lanes wiederholt terminiert werden. Ein PCIe-x8-Kabel enthält beispielsweise insgesamt 16 Lanes und macht damit 64 Messtore erforderlich, die von drei R&S OSP320 bereitgestellt werden, während für ein PCIe-x4-Kabel 32 Messtore und dementsprechend zwei R&S OSP320 ausreichen.

Die R&S ZNrun-K440 Lösung umfasst die vollständige Automatisierung aller Messungen gemäß PCIe-Spezifikation. Auch die Nachverarbeitung der definierten PCIe-Metriken wird abgedeckt. Mit Hilfe eines leistungsstarken Testkonfigurators lassen sich Testelemente für einzelne Lanes aus- und abwählen. Dank dieser hohen Flexibilität kann die Lösung den speziellen Anforderungen und Präferenzen der Kunden bei F&E- und Verifizierungstests gerecht werden. Nach Abschluss der automatisierten Messung wird ein Testbericht mit Pass/Fail-Urteil generiert. Die Automatisierung schließt ein neues Kalibrierverfahren ein, das die Anzahl der erforderlichen Kalibrierschritte und Kalibrierverbindungen deutlich reduziert. Sie umfasst auch das Deembedding der Testaufnahme, wie es in den PCIe-Testspezifikationen gefordert wird.

Immer komplexere Testanforderungen durch PCIe-Weiterentwicklung

Mit jeder neuen Version in der PCIe-Entwicklungsgeschichte wurde die Übertragungsrate verdoppelt, um den immer höheren Geschwindigkeitsanforderungen zu entsprechen. Rechenzentren auf der ganzen Welt beginnen nun mit der Einführung der neuesten Version der PCIe-5.0- und -6.0-Kabel zur Anbindung ihrer Hochgeschwindigkeitsspeicher. Darüber hinaus fahren die Kabelhersteller die Produktion hoch, um ihren Kunden die ersten PCIe-5.0- und 6.0-Kabel liefern zu können. Sowohl bei der F&E-Verifizierung und Konformitätsprüfung als auch in der Fertigung sind gründliche Tests notwendig, damit die Einhaltung der definierten PCIe-Anforderungen und die ordnungsgemäße Funktion des Gesamtsystems gewährleistet sind.

Eine PCIe-Verbindung umfasst 1, 2, 4, 8 oder 16 Lane-Paare, und jedes dieser Lane-Paare besteht aus einer differentiellen Tx- und einer differentiellen Rx-Lane. Mit 8 Lane-Paaren in einer x8-Konfiguration erzielt PCIe 6.0 Übertragungsraten von bis zu 64 GB/s. Die manuelle Verifizierung der Konformität dieser Hochgeschwindigkeitsverbindung ist jedoch sehr arbeitsintensiv und fehleranfällig. In diesem Fall müssen insgesamt 256 Vier-Tor-Messungen durchgeführt werden, um alle Thru-Verbindungen und alle Nah- und Fernnebensprechwege im Kabel zu testen. Bei der Verwendung eines herkömmlichen Vier-Tor-Vektornetzwerkanalysators muss der VNA für jede Vier-Tor-Messung neu angeschlossen werden, während die nicht gemessenen Lanes ordnungsgemäß terminiert werden müssen. Die neue automatisierte Lösung von Rohde & Schwarz vereinfacht diesen Prozess drastisch.

Da bestimmte Überschreitungen der Grenzwertmaske für das Gesamtverhalten des PCIe-5.0/6.0-Systems unkritisch sind, basieren die Pass/Fail-Urteile auf Metriken wie Integrated Return Loss (iRL) und Component Contribution Integrated Crosstalk Noise (ccICN). Sie sind in der PCI-SIG-Spezifikation definiert und müssen aus den entsprechenden S-Parameter-Ergebnissen berechnet werden, was einen erheblichen Nachverarbeitungsaufwand bedingt. Die Kalibrierung sowie die Charakterisierung der Testaufnahme und das Deembedding stellen zusätzliche Herausforderungen für den Testingenieur dar. Die Antwort auf alle diese Herausforderungen ist die R&S ZNrun-K440 Software für automatisierte Konformitätstests.

Aufgrund ihrer großen Bedeutung für das PCIe-System arbeitet die PCI-SIG an der Definition standardisierter Kabel für interne Anwendungen (innerhalb eines Gehäuses) und externe Anwendungen (zwischen Gehäusen). Dies beinhaltet auch die entsprechenden elektrischen Anforderungen für gekoppelte Kabelkonfektionen (Mated Cable Assemblies) und gekoppelte Kabelstecker (Mated Cable Connectors) bei 32 GT/s und 64 GT/s. Die R&S ZNrun-K440 Option wird auch diese Aspekte der PCIe-Prüfung abdecken, sobald sie standardisiert sind.

Die neue Option R&S ZNrun-K440 wird in Kürze bei Rohde & Schwarz erhältlich sein und das Software-Automatisierungsportfolio für Konformitätstests von Rohde & Schwarz ergänzen. Bereits heute verfügbar sind die Optionen R&S ZNrun-K410 und R&S ZNrun-K411, die High-Speed-Ethernet-Kabelkonfektionen nach den Standards IEEE 802.3bj, by, cd und ck abdecken.

www.rohde-schwarz.com/