PCIe技術(shù)隨著數(shù)據(jù)中心計(jì)算能力訴求不斷的提升，其迭代更新速度也在不斷加快。PCIe 4.0的應(yīng)用剛開始普及，支持PCIe 5.0的產(chǎn)品也已開始出現(xiàn)。由于速率的翻倍（單通道32Gb/s），相比PCIe 4.0，不論是板卡還是芯片，PCIe 5.0的設(shè)計(jì)和調(diào)測都會(huì)面臨更大的挑戰(zhàn)，啟威測實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)59GHz示波器，以滿足最新的PCIe技術(shù)；

讓我們先了解一下今天的主角59GHz示波器，請看設(shè)備照片：技術(shù)參數(shù)如下：.59GHz 示波器

商品品牌：

美國泰克Tektronix

商品型號：

DPO75902SX

帶寬：

59 GHz 采樣率：200 GS/s,

配套軟件：

PCIe 4.0、PCIe 5.0、DDR4、LPDDR4、DDR5、LPDDR5、USB3.2、USB4.0、HDMI2.1等一致性測試軟件。

PCIe 5.0是PCIe發(fā)展的重要分水嶺，今天我們重點(diǎn)來講PCIe 5.0。01PCIe 5.0定義結(jié)合應(yīng)用需求，計(jì)算單元、網(wǎng)絡(luò)單元和存儲(chǔ)單元的動(dòng)態(tài)，PCIe 5.0定義的愿景是：“數(shù)據(jù)中心/云計(jì)算的游戲規(guī)則改變者，對未來替代協(xié)議的內(nèi)置支持?！?/p>

PCIe 5.0具備修改了的訓(xùn)練序列（TS1&TS2），帶有用于未來的替代協(xié)議的ID的新字段和增強(qiáng)的預(yù)編碼。這標(biāo)志著PCIe標(biāo)準(zhǔn)的開放，允許未來的協(xié)議利用一些經(jīng)過驗(yàn)證的PCIe固件和軟件堆棧，并擴(kuò)展PCIe的范圍和功能——簡單地說，未來PCIe的物理層可以接受不同協(xié)議的連接。PCIe 5.0為人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)、數(shù)據(jù)中心、邊緣、5G基礎(chǔ)設(shè)施和圖形領(lǐng)域的下一代應(yīng)用提供高帶寬和低延遲連接。

圖3 PCI-SIG公布的PCIe帶寬路線圖

02PCIe 5.0面臨的挑戰(zhàn)PCIe 4.0對通道損耗的要求是8GHz小于28dB，而PCIe 5.0則是16GHz小于36dB。PCIe 5.0相對于4.0的速率提高了一倍，損耗要求卻沒有下降太多。大致相當(dāng)于對于硬件設(shè)計(jì)的損耗控制要求提高了幾乎一倍。

圖4 PCIe1.0~PCIe5.0參數(shù)比較

由于PCIe 4.0醞釀和培育市場的時(shí)間比較長，為了確保長距離傳輸中的信號質(zhì)量，PCIe 4.0階段首次引入了信號調(diào)節(jié)的概念。有兩種信號調(diào)節(jié)功能的器件供選擇：ReDriver（中繼器）和ReTimer（重定時(shí)器）。

ReDriver功能相對簡單，通過發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)器和接收端的濾波器，提升信號強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對損耗的補(bǔ)償，進(jìn)而使得眼圖的窗口變大，讓整個(gè)PCIe通道看起來有更小的衰減。由于ReDriver有沒涉及到任何協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容，所以其兩端的PCIe設(shè)備是無法感知到ReDriver器件的存在的。ReDriver在PCI-SIG中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品也有標(biāo)準(zhǔn)封裝。

ReTimer相對于ReDriver增加了CDR（Clock& DataRecovery)電路，它是一種數(shù)字信號和模擬信號混合設(shè)備。進(jìn)入ReTimer的模擬信號會(huì)被還原成數(shù)字信號，再重新變成模擬信號發(fā)出去。由于ReTimer增加了一次信號整理的過程，它可以消除信號的抖動(dòng)，而ReDriver不能消除抖動(dòng)。既然ReTimer可以處理數(shù)字信號，它也是與協(xié)議相關(guān)的，這就帶來的兩個(gè)問題：數(shù)據(jù)處理過程增加了時(shí)延，因此一條PCIe鏈路中最多使用2個(gè)ReTimer，否則延遲太大；ReTimer成本較高，且應(yīng)與協(xié)議的版本匹配。

在PCIe 4.0的系統(tǒng)中，建議在主板、背板等部分使用ReTimer來確保時(shí)序的同步，但不是必須的，可以根據(jù)布線的距離來決定。但到了PCIe 5.0階段，ReTimer已經(jīng)是必選項(xiàng)，具體在整體鏈路中的哪個(gè)位置安排ReTimer需要謹(jǐn)慎考慮。 03啟威測SI實(shí)驗(yàn)室PCIe 5.0測試方案

PCIE 5.0 測試方案

發(fā)送、接收端測試規(guī)范：

發(fā)送端的測項(xiàng)包含：

Tx Signal Quality Test

Tx Preset Test

Tx LEQ Test

Tx Initial TXEQ Test

Lane Margining Test

PLL Test

CLK Test

System Tx Diagrams

AIC Tx Diagrams

接收端的測項(xiàng)包含：

RxBERT Test

RxLEQ Test

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審核編輯 ：李倩