解析PCIe 4.0与PCIe 3.0信号完整性测试项目及测试的必要性

时间： 2024-08-19 来源：启威测实验室公众号

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PCI Express（PCIe）4.0标准较之前的版本在速度、带宽和性能上都有显著的改进，但这些提升也带来了关于信号完整性的额外挑战。这就要求在设计和生产过程中进行更严格和全面的信号完整性测试。了解PCIe 4.0与以往版本（如PCIe 3.0）的不同，有助于我们更好地认识PCIe 4.0信号完整性测试与PCIe 3.0信号完整性测试的重要性。

图1 PCIe 3.0测试环境（TX)

PCIe 4.0与PCIe 3.0的比较

01、速度和带宽：

PCIe 3.0提供最大8.0GT/s的传输速率，理论带宽为每通道约1GB/s。

PCIe 4.0则翻倍至16.0GT/s，带宽增至每通道约2GB/s。

02、数据密度：

更高的传输速率意味着信号以更高的频率传输，这导致信号更容易受到衰减、干扰和串扰的影响。

03、编码机制：

PCIe 3.0和4.0都采用128b/130b编码，而这种编码方式需要更复杂的信号处理技术来确保数据的准确传输。

图2 PCIe分类

信号完整性测试的必要项目

对于PCIe 4.0，以下是几个需要特别关注的信号完整性测试项目：

01、眼图测试：

目的：眼图测试可以直观地反映出信号的质量，包括噪声、抖动和同步误差等。

重要性：对于PCIe 4.0，高速传输的特性使得信号更易受到干扰，因此保持良好的眼图清晰度是至关重要的。

02、抖动分析：

目的：测量并分析信号的时间稳定性，包括随机抖动和确定性抖动。

重要性：在高速传输中，抖动可能会造成数据错误和性能下降，对PCIe 4.0的影响尤其显著。

03、串扰测试：

目的：评估信号在通道间的干扰程度。

重要性：随着通道数的增加和频率的提高，PCIe 4.0系统更可能受到相邻通道的干扰，因此进行串扰测试尤为关键。

04、信号完整性仿真：

目的：在设计阶段模拟信号传输路径，预测可能出现的信号退化。

重要性：仿真可以帮助设计团队在实际制造前识别潜在问题，对于应对PCIe 4.0的高要求尤为重要。

05、电源完整性测试：

目的：确保供电稳定，不会对信号质量产生负面影响。

重要性：随着速度的提高，PCIe 4.0对电源的稳定性和质量要求更高，不稳定的电源可能导致数据传输错误。

测试的必要性

随着PCIe标准的演进至4.0，所面临的技术挑战也在增加。信号完整性测试不仅是确保设备性能的必要步骤，也是维护系统可靠性和用户信任的关键。不充分的测试可能导致系统不稳定、数据丢失或错误，以及最终产品的市场失败。因此，对PCIe 4.0进行全面的信号完整性测试，对制造商而言是投资保护、风险管理和质量保证的重要部分。

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