PCIe线束测试信号完整性的方法

       本文主要描述了PCIe接口的线缆测试的大致方法，不局限于线缆，PCB板上的接口也可以测，从1.0到6.0（7.0待定），传输速率越来越快，通道也由单通道变成两通道，但是测试的思路和方法大致不变，只是需要用到的测试仪器是网络分析仪，支持的带宽需要更高。

一、PCIe线缆测试需求背景

       随着数据中心服务器的更新换代，AI算力的突飞猛进，服务器上的内部传输协议从PCIe4.0到PCIe6.0甚至PCIe7.0突破，传输速率也从单通道16GT/S到64GT/S飞跃。在同样带宽的条件下，调制方式从NRZ向PAM4的发展也变成了必然，同时为了提高吞吐量市场上更出现了20X的PCIe传输线缆，通道数和速率的增加使工程师面临着非常大的测试挑战。

二、软件上的需求

       软件上，主要是关注信号完整性，每个高速互连技术都绕不开信号完整性（Signal Integrity），信号完整性可以看出数据传输过程中有没有变形，主要关注两个方向，一个是频域传输指标，另一个是时域指标，其中频域指标有：插损(IL)、回损(RL)、串扰(NEXT, FEXT)、模式转换(Mode Conversion)、屏蔽效应(EMI, RFI)，时域指标有：时域阻抗(Impedance)、上升时间(Rise Time)、时间差(Skew)、振铃(Ringing: overshoot, undershoot)、电平(Level)、抖动(Jitter)、眼图(Eye Diagram)、误码率(BER)。

       以上这些指标，需要基于硬件上采样成功的前提下。

三、PCIe互连技术测试

      测试线材、接口、PCB板的本质就是测信号能不能在预期的标准下去保留信号的完整新，硬件上主要根据接口版本，选择合适带宽和端口数的网络分析仪，网络分析仪内置信号源和接收机，可以很好的测试插入损耗、回波损耗等S参数，这和信号完整性需要的硬件基础相契合，所以成了用户的选择，此外还需要制作相应的夹具，引出数据传输通道。对于PCIe来讲，由于lane口比较多，可支持32通道，所以选择开关矩阵就比较重要了，重复的插拔会影响夹具的使用寿命，买过夹具的朋友可能知道，夹具并不便宜，所以建议搭配开关矩阵来使用，一来效率提高，二来提高了夹具的使用寿命。