PCIe7.0的測試方案
隨著 PCIe 6.0 標準剛剛進入市場,PCI-SIG 組織已著手推動下一代標準——PCIe 7.0,預計將在 2025 年正式發布,持該標準的設備預計將在 2026 年問世,而大規模商用應用可能要到 2028-2029年才會普及。盡管消費級市場短期內不會廣泛采用 PCIe 7.0,但對于AI 計算、高性能數據中心和云計算而言,它將成為未來計算架構的關鍵推動力。
作為新一代高速互連協議,PCIe 7.0 在數據速率、能效優化和新型傳輸技術等方面實現了重大突破,特別是引入了光學通信連接,這將徹底改變計算基礎架構。
PCIe 7.0 的主要特性
1. 帶寬翻倍
PCIe 7.0 的核心目標是將數據傳輸速率提升至 128 GT/s,相比 PCIe 6.0 實現翻倍,相當于 PCIe 5.0 的四倍。在 x16 通道配置下,理論雙向帶寬可達 512 GB/s,顯著提升數據吞吐能力。這一突破對于 AI、高性能計算(HPC)等需要超高速數據交換的應用至關重要,有助于緩解數據傳輸瓶頸。
2. PAM4 信號編碼
PCIe 7.0 繼承了 PCIe 6.0 引入的 PAM4(四級脈沖幅度調制)技術,相較于傳統的 NRZ(二進制非歸零編碼),PAM4 在每個時鐘周期內傳輸 2 位數據,無需大幅提高信號頻率即可提升數據傳輸速率。這種編碼方式有效提高信號效率,同時優化通道利用率。
3. 低延遲與高可靠性
PCIe 7.0 在提升帶寬的同時,進一步優化數據傳輸延遲和可靠性,確保在高負載環境下依然能夠提供穩定的傳輸體驗。這對實時計算、云計算、自動駕駛等對時延敏感的應用尤為關鍵。
4. 能效優化
在提供更高性能的同時,PCIe 7.0 也注重功耗控制和能效優化。盡管更高的傳輸速率可能會增加功耗,但單位傳輸效率(性能/功耗比)預計將顯著提升。這對于數據中心、邊緣計算等大規模部署場景有助于降低運營成本,并減少碳排放。
5. 向后兼容
PCIe 7.0 保持了與所有前代 PCIe 版本的向后兼容性,無論是舊設備插入 PCIe 7.0 插槽,還是 PCIe 7.0 設備連接至早期版本插槽,系統都會自動協商雙方支持的最高速率,確保平穩升級,最大程度保護用戶投資。
6. 通道優化與信號完整性增強
面對更高的傳輸頻率,PCIe 7.0 對信號完整性和通道設計進行了深度優化,包括改進信號路徑設計、降低噪聲、增強誤碼率(BER)控制,以確保在更遠傳輸距離下仍能保持穩定的數據傳輸。
PCIe 7.0 的推出標志著數據傳輸技術的重大突破,同時也是對未來計算需求的前瞻性布局。通過大幅提升帶寬、降低延遲、優化能效,PCIe 7.0 為 AI、高性能計算(HPC)、數據中心等關鍵領域的持續發展提供了強有力的支撐。
盡管消費級市場的普及可能仍需時日,但 PCIe 7.0 在服務器、數據中心等高性能應用領域的前景毋庸置疑。隨著光纖互連等前沿技術的進步,PCIe 7.0 有望突破傳統銅纜的物理限制,推動計算與互連技術邁向新高度。同時,它確保了 PCIe 生態系統的穩定演進,避免市場碎片化,并為未來更高速互連技術的發展奠定堅實基礎。
近期,是德科技也與各廠商聯合展出了基于PCIe 7.0的測試方案預研,如需了解更多有關 PCIe 7.0的解決方案,請點擊鏈接:PCIe 7.0 互連— PCIe的盡頭會是光嗎?
PCIe6.0的測試方案
在數據密集型計算和人工智能(AI)快速發展的推動下,計算機互連技術正經歷著前所未有的變革。隨著標準的確立和技術的成熟,PCIe 6.0 已經在全球范圍內進入商業化落地階段。2022年1月,PCI-SIG 組織正式發布了 PCI Express 6.0(PCIe 6.0)標準,這次升級堪稱該技術自誕生以來變化最大的一次。
相較于前幾代標準,PCIe 6.0 不僅繼續提升帶寬,還在底層架構和功能特性上進行了革命性改進,使其能夠滿足未來高性能計算、數據中心、人工智能(AI)、汽車、物聯網(IoT)等領域的需求。
圖 1:PCIe 標準的發展
PCIe7.0 正在向高達 128GT/s 和 PAM4 調制的速度發展
PCIe 6.0的帶寬是 PCIe 5.0 的兩倍,達到 1024 Gb/s,最大通道數仍為 16。每個引腳的數據傳輸速率將從 PCIe 5.0 的 32 GT/s 提高到 64 GT/s。從 NRZ 到 PAM4 信號的轉變帶來了新的挑戰。PCIe 6.0 還向后兼容前幾代 PCIe 產品。PCIe 技術已部署在高性能計算、超大規模數據中心基礎設施、人工智能系統、臺式機計算、汽車應用和移動設備等各種產品中。
PCIe 6.0 采用 PAM4 信號編碼,使數據傳輸速率達到 64 GT/s,同時在保持向下兼容的前提下實現了更高帶寬。然而,這也給發射機測試帶來了全新的難題,尤其是在信號完整性和噪聲管理方面。
今天我們將帶您深入了解 PCIe 6.0發射機合規性測試的關鍵挑戰以及 Keysight 如何通過領先技術和自動化解決方案為工程師保駕護航。
PCIe 6.0 發射機測試(TX)的挑戰
PAM4 信號編碼帶來的噪聲問題
相比傳統的 NRZ 信號,PAM4 編碼固有地引入額外約 9 dB 的信噪比下降,這要求測試儀器必須具有極低的噪聲底和高精度測量能力。
高速信號傳輸中的通道損耗
隨著數據速率提升至 64 GT/s,高頻信號在傳輸過程中會遭受更嚴重的通道損耗和衰減,測試時需要準確捕捉并分析信號衰減與失真情況。
多速率測試要求
PCIe 6.0 不僅要求驗證最高速率下的性能,還需要在 64、32、16、8、5、2.5 GT/s 等多個速率下進行測試,確保不同場景下的發射機性能均符合規范。
硅級與系統級驗證難度
測試既要關注芯片內部(硅級)的信號質量,又要驗證整機系統在實際工作環境下的互聯性能,這就需要不同層次的測試方案協同工作。
這些挑戰促使測試設備必須具備高帶寬、低噪聲和自動化測試功能,以確保 PCIe 6.0 發射機能夠精確、穩定地運行并順利通過 PCI-SIG 官方認證。
Keysight 的測試解決方案
Keysight 提供了一整套覆蓋從系統仿真到協議分析的 PCIe 6.0 到 PCIe 7.0測試方案,其中包括針對PCIe 發射機合規性測試的關鍵技術。
圖2:是德科技PCIe解決方案
對 PCIe 6.0 器件進行發射機合規性測試,需要使用示波器測量被測器件(DUT)發送的、數據速率高達 64 GT/s 的 PAM4 信號。研發工程師需要使用大帶寬示波器執行物理層測試、數據鏈路層測試和通用互操作性測試,以確保發射機達到 PCI-SIG 認可的合規性。
圖 3:PCIe 6.0 發射端(TX)一致性測試解決方案
Keysight PCIe 6.0 發射機合規性測試解決方案包括 Keysight PCI Express 驗證許可證套件、先進信號完整性分析軟件、抖動和噪聲分析軟件,以及脈沖幅度調制分析軟件。這些軟件均在大帶寬的 Keysight UXR 系列示波器上運行。工程師需要使用一臺帶寬 > 50 GHz、采樣率不低于 256 GSa/s 的示波器,以便測試 64 GT/s 信號。開發人員可以借助這些工具自動對 PCIe 6.0 器件進行合規性測試,通過分析器件發送的 PAM4 噪聲和抖動性能,從而準確測量被測器件發送的信號,確認其符合 PCI-SIG 標準。
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原文標題:Solution Talks | 如何測試 PCIe? 6.0 / 7.0的發射端(TX)一致性
文章出處:【微信號:是德科技KEYSIGHT,微信公眾號:是德科技KEYSIGHT】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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