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第4代数据中心存储标准协议识别接收机测试解决方案

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标    签:第4代数据中心存储接收机

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大数据、物联网和数据分析推动着计算能力、存储容量、网络带宽等需求的增长。 

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TITLE  Topic: 第4代数据中心存储标准 o Nam elementum commodo mattis. Pellentesque 协议ma识lesu别ada 接blan收dit e机uism测od. 试解决方案  Topic: Joeo ANllaemn,e泰lem克e科ntu技m commodo mattis. Pellentesque malesuada blandit euismod. 论文o 作Na者m:elementum commodo mattis. Pellentesque Joe Amllealne,su泰ad克a 科bla技ndit euismod. Jim Dunford, 泰克科技  KTeovpinicZ: iegler, 泰克科技 RaonsNoammSetlempheentnusm commodo mattis. Pellentesque malesuada blandit euismod. Image 发言人 Joe Allen 数据中心存储和服务器解决方案主管 joe.allen@tektronix.com | tek.com | @tektronix Kevin Ziegler 首席接收机设计工程师 kevin.ziegler@tektronix.com | tek.com | @tektronix 数据中心概述 大数据、物联网和数据分析推动着下述需求 计算能力  存储容量  网络带宽 技术趋势 •云计算和视频互联网迅猛增长 – 5G接入网和相干技术建设,正在推动着数据 中心的带宽瓶颈上移。 •云端服务提供商(Google, Amazon, Facebook) 寻 求差异化 – 利用自己的硬件或直接进入ODM,绕过传统 OEM •带宽瓶颈 – 引领400G和第四代串行标准技术拐点,推动 新的Tx/Rx需求和工作流程变化 •数据通信和企业标准融合,推动新的调试挑战 – 相同的设计会同时包括: • 100/400G以太网 • PCIe, SAS, DDR5 存储 路由器 服务器 服务器/存储 局端 城市 数据中心 3 怎样进行接收机测试? 最简单的接收机测试由下述项目组成: 2 接收机决定 进入的比特是1 还是0 1 把有损伤的信号发送到被测 接收机 3 芯片把码流环回到发射机 码型发生器,有压力 Error Counter 4 发射机发送出其收到的比特。 5 误码计数器对比这些比特与预计码 型,查找错误(误码) 4 SAS/PCIe Gen4面临的新挑战  中继器IC对改善信号完整性越来越重要 通道 EQ o 通道损耗越来越多,数据速率越来越高 (对PCIe Gen4 CEM为28dB) o 通道最后的眼图必需睁开! o 使用不同类型的中继器: – 再驱动器 – 时钟-数据恢复(CDR) – 时钟同步再定时器—有CDR,为恢复的时钟提供数据 – 时钟补偿再定时器—有CDR,为基准时钟提供数据 o 中继器包括SERDES、CDR和CTLE/DFE均衡功能的某种组合,在 损耗通道后使眼图睁开 – CTLE = 连续时间线性均衡 图片来自 “云的结构”, RTC杂志2012年5月 – DFE = 判定反馈均衡器 图片来自“SPL-5建议概念以改善设计灵活性和连接能力”, Microsemi, 2016年11月 SAS/PCIe Gen4面临的新挑战  整个链路(包括中继器)要求链路训练功能 o 自适应优化均衡功能,要求在开机和恢复时协调每条链路的发射 机和接收机 o FFE、CTLE、CR、分片器和DFE功能精确交织至关重要 o 数据流/协议管理(加扰、排序、编码测试码型)  NRZ (非归零)符号解码器/位分片器,15mVpp灵敏度  某些标准(如SAS4)还使用前向纠错(FEC)减轻误码率(BER)要 求,同时也使测量变得更加复杂 SAS/PCIe Gen4面临的新挑战 要求识别协议 1. 把器件置于环回状态 2. 执行链路均衡 需要Gen3和Gen4 标准自动解决方案 3. 简便设置 4. 自动校准压力 5. 进行准确的、可重复的测量 超越一致性测试 6. 确定导致误码或链路训练问题的根本原因 SPL-4规范图 7 SAS/PCIe Gen4面临的新挑战  接收机裕量测试要求校准后插入各种压力,进行最坏情况一致 性测试: o 符号间干扰 (ISI) o 随机抖动 (RJ) o 共模/差模干扰 (CMI/DMI)  基准接收机模型协助校准一致性测试条件 (如Seasim/SigTest) o 模型包括发送的信号、应用的压力和通道对接收机输入引脚的 响应 怎样解决这些新的Gen4挑战?  需要全面集成的接收机测试系统,包括硬件和软件解决方案 o 把被测器件可靠地置于环回模式 o 促进链路均衡训练,优化通道,包括内置TXEQ和RXEQ优化 o 校准和清理全套损伤 (ISI, RJ, DMSI, CMI) o 使用BER、FEC和链路训练调试DUT特定问题  解决方案必须覆盖多项标准(如SATA, SAS, PCIe)及几代规范(如Gen3, Gen4, 等) BERT, 带损伤 和FFE Physical Setup 通道串扰/ISI RJ/SJ Calibration ISI Calibration Crosstalk Calibration 示波器, 带 CDR/CTLE/ DFE Tx/Rx EQ & Training Testing PCIe Gen4发射机/接收机链路的主要元素 最新BSX BERTScope 带有TXEQ, 压力损伤, 链路训练/握手 16GT/s 10 March 2017 >20dB损耗 通道串扰/ISI 仅CTLE CTLE + DFE 70K SX示波器,带 CDR + CTLE + DFE + 嵌入/反嵌 优化 校准 自动化 10 集成第4代存储测试解决方案 从复杂到信心 • 简化测试 – 内置校准后的损伤,高达32Gb/s – 基准时钟倍频和干扰生成 – 识别协议 – 通道嵌入/反嵌 – 自动优化FFE/DFE/CTLE • 一台仪器同时满足Gen3和Gen4接收机测试需求 – 自动一致性测试解决方案 • PCIe Gen3和Gen4 • SAS4 • USB3.1 • 完善的误码分析工具,降低调试不确定度 – 码型灵敏度 – 无差错间隔工具 – 前向纠错仿真 11 调试环回和链路训练 从复杂到信心 • 用户挑战: – 接收机准备测试: 把被测器件可靠地置于环回模式,完成链 路均衡训练,优化通道 – 调试环回和均衡失败 • BSX系列BERTScope提供了: – PCIe Gen3和Gen4标准链路均衡训练 • 快速内部控制总线,支持500nS链路训练响应时间 – 16Gb/s以上握手支持 – 通过BER地图自动调谐和优化RxEQ设置 12 调试环回和链路训练 从复杂到信心 • 目标: 允许用户通过激励响应反馈 (协议握手),创建自 己的基于协议的码型和链路状态遍历 • BSX主要特点: – 面向位的和面向协议的内存排序器 • 支持最多128种状态及两级循环嵌套 • 通过软件控制、外部信号或检测器码型匹配推进序列 – 32 Gb/s实时数据处理 – 增强码型/序列编辑器 – 激励响应反馈 (握手) • 检测器协议码型匹配 -> 发生器序列推进 • 检测器可以匹配最多16种用户自定义码组。 – 每个码组最多128位 • 激励/响应触发输出支持交叉触发示波器 13 调试环回和链路训练 从复杂到信心 • 在协议识别模式下,码型内存字作为协议码组或符号组处理,而不是作为位 处理 • 对码型内存灵活分区 – 支持多个内存段及环回功能 – 内存容量提高到512 Mb • 在发生器中包括面向位的、识别协议的排队功能 – 协议识别检测器码型匹配功能,支持与被测器件进行可编程协议握手。 • 可以由发生器发送内存内容,进行或不进行协议处理 (加扰、编码等) • 从内存中获取字,根据选择的协议或编码处理字,包括: – 把符号封装到协议码组中 – 符号编码 (如: 8b/10b) – 数据加扰 (所有协议) – DC均衡 (PCIe Gen3/4, USB 3.1 SSP) • 在检测器中为基于协议的码型匹配提供了16种码型匹配元素 – PCIe Gen3/4, USB 3.1 SSP – 8b/10b 14 PCIe握手实例 从复杂到信心 PCIe环回发起和调试加载的排序器 来自DUT的50个迭代请求, 进行TXEQ调谐 Error Free Operation Achieved! 15 调试接收机BER问题 从复杂到信心 用户挑战: •需要的不只是误码率(BER)数字 •需要了解导致误码问题的因素,以调试存在的问题 BSX系列BERTScope提供了: •“示波器”功能,进一步补充了泰克示波器的功能 •简便易用的全功能分析工具 •眼图,快速诊断同步和BER失败问题 •调试极具挑战性的信号完整性问题 ◦ 误码位置分析 ◦ 码型捕获 ◦ 抖动分离及定位 ◦ BER廓线 ◦ FEC仿真 BER廓线 眼图 误码位置关联 FEC仿真 抖动分离及定位 BER 抖动 抖动容限 16 调试FEC 17 如需更多信息  http://cn.tek.com/  China.mktg@tektronix.com 谢谢!

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