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現在無論是數據中心、人工智能或機器學習應用,還是雲計算等新興應用,都需要更高速的CPU,更快的內存,也由此推動了對具有更大帶寬的系統互連的需求。PCI Express®(PCIe®)是歷史上使用最廣泛且可擴展的互連技術,確保了這些產品在針對不同的細分市場的時候,都能滿足需求。

目前PCIe已經發展到了PCIe 6.0,已經有不少行業的廠商開始圍繞PCIe標準提前布局。遵循標準是一方面,而通過認證將再為企業增加行業競爭力。近日新思科技宣布,其包括數字控制器和PHY在PCIe 5.0的IP解決方案已正式通過PCI-SIG 5.0相容性測試,成為首個被列入5.0 標準認證列表的IP產品。

通過PCIe 5.0相容性測試,並非易事。新思科技的這一最新成就使PCIe 5.0系統級芯片(SoC)設計的早期開發成為可能,確保設計人員能夠整合最新的高速接口,並確保其產品將通過標準組織的相容性測試,在整個PCIe生態系統中實現可靠的互操作。








為什麼PCIe相容性如此重要?



在芯片設計領域,保證市場上的所有產品能夠協同工作已成為主要關注的問題之一,而PCI-SIG相容性測試有助於確保這一點。PCI-SIG 作為一個數據傳輸領域的標準制定機構,其由800多家企業成員所組成的社區專注於開發基於不同規範的可互操作產品,包括為企業級和桌面級應用、通信和移動平台等不同應用設計的PCIe框架。PCIe 5.0版本將數據傳輸速度和帶寬能力提高至32GT/s的最大鏈路速度,最高更可達128GB/s。

眾多公司將其產品帶到PCI-SIG相容性研討會,以確認它們符合PCIe規範的關鍵方面;更重要的是,確保它們可以與生態系統中的其它產品互操作——無論這些產品來自客戶、競爭對手,還是生態系統中的其它合作夥伴。

雖然內部測試可以在一定程度上檢查此種跨供應商的功能兼容性,但通過PCI-SIG組織的相容性則能夠更有效地表明該產品與其它供應商的互操作性已得到各個行業領導者的全面驗證。俗話說,「凡事只有自己親身體驗或嘗試後才能判斷好壞」;在相容性的支持下,開發者可以對其所構建的芯片充滿高度自信,並確信他們的設備將與市場上的其它設備相兼容。

PCIe相容性認證的過程包括兩個不同的測試類別:互操作性測試和標準套件測試。這些測試在PCI-SIG相容性研討會上進行,也是PCI-SIG成員工程師間眾多開發工作的成果。小組成員制定了一套測試體系與規範,旨在衡量每個產品是否符合關鍵的規範參數,並確保與其它設備的兼容性。

互操作性測試是許多社區成員「Plugfest」活動的一部分。這一環節更類似於物理互操作性測試,由來自不同公司的工程師把他們的設備「插(Plug)」在一起以直接評估連接狀況。例如,工程師A帶來了其設計的PCIe 5.0插件卡,而工程師B貢獻出他們的PCIe 5.0服務器或台式機。工程師A將加載卡接入工程師B的系統,如兩人確認該PCIe鏈路能夠以最高的鏈路速度和最大的鏈路寬度正確建立,則可認定兩部設備能完成互操作測試。工程師A還將訪問其它多個系統以不斷重複這一過程,工程師B也會測試其它多個插件卡。這一環節的參與者通常都會以很強的積極性來解決任何問題,並且經常能看到兩個工程師進行熱烈的討論和積極的調試——即使他們在活動結束後又重新成為針鋒相對的競爭對手!

另一方面,最佳組合測試是對PCIe規範中被判定為互操作性的關鍵部分進行測試。其中包括使用各種電氣協議測試和相關設備,如評估信號傳輸質量的誤碼率測試儀和查看並分析設備電氣信號的示波器等。雖然不可能在為期一周的工作中驗證PCIe規範的每一項參數和排列組合,但這些測試代表了工程師數千小時的學習成果,以專注於那些最影響互操作性的測試。


新思科技的PCIe IP認證之路



無論是PCIe 5.0,或是任何一代PCIe,要通過PCI-SIG的這兩項測試認證都不是易事。

站在IP供應商的角度,在為PCIe設計IP解決方案時,持續參加每年舉行的各種PCI-SIG相容性研討會並不斷參與設備測試十分重要,雖然通過一個相容性研討會便足以獲得進入PCI-SIG集成商名單的資格,但不斷參加更多研討會並參與測試才能帶來真正的收益。這是因為每次研討會都能接觸到不同的設備,從而為互操作性測試創造了最佳可能性。

參加諸如「FYI研討會」或「pre-FYI研討會」這樣的開發活動,將助於PCI-SIG開發相容性測試,並允許供應商從設計過程的早期階段強化他們的產品,確保儘早涵蓋所有電氣、交互和配置規範。因此,具有最終決定性的研討會一經啟動,便將對相容性產生促進作用。

此外,在IP領域,新思科技傾向於將PHY和控制器視為各自獨立的設備。然而,為了通過相容性測試,需要使用可以實際操作和評估的設備。如果您無法將其連接至PHY上,使它能夠與外部世界實現通信,那麼擁有世界上最強大的控制器又有何用?同樣,PHY自身也無法單純通過適當的控制來通過相容性測試的所有不同組件。所以專門從事其中一種業務的供應商通常需要與其它行業參與者合作,以確保端到端的相容性。

新思科技從一開始便將這兩個部分結合在一起,這對於實現成功的互操作性,亦或通過廣泛相容性測試所需的透徹理解及深厚技能方面,都會產生巨大的不同。

新思科技積極參與PCI-SIG社區和測試體系的開發,從首個「pre-FYI研討會」開始便提供其PHY和控制器IP解決方案作為測試載體。這意味着其他供應商可以利用新思的IP解決方案持續測試和調試他們的產品,並提前為最終的相容性測試做好準備。

與大多數測試PCIe相容性的供應商不同,新思科技還在插件卡(端點)和系統(根端口)配置中運行其IP,從而為行業帶來更廣泛的互操作性視角。由於大多數系統依賴於少數大型CPU供應商的PCIe根端口設計,這些供應商通常採用專有的實現方式,而非開放標準IP,因此將其作為插件卡(端點)進行測試是絕對必要的。然而,藉助插件卡中使用的各種PCIe端點進行測試的唯一方法,是採用系統及其關聯的PCIe根端口IP。由於大多數其它IP供應商只測試插件卡,其根端口IP的客戶將不得不首先搭建自己的系統,然後才能評估與所有其它實現方式的互操作性。在這兩種配置中測試新思科技的PCIe IP可以讓他們的客戶高枕無憂,並確信無論設備連接至何種PCIe實現方式,他們的設計都將與整個PCIe生態系統協同工作。

除了積極參與PCI-SIG社區,新思科技還積極贊助PCI-SIG開發者大會,新思成員在董事會任職,以及安排數十名積極參與多個PCI-SIG工作組的工程師來為工作組提供支持。


總結



雖然能做到滿足PCIe標準的供應商有很多,但是能同經過硅驗證、供應商審核的IP合作將至關重要,好處也很多。首先可以讓您的芯片更有可能在第一時間獲得通過並與其它供應商芯片兼容;其次,減少了缺陷的發生,避免因重新流片而在時間和成本上造成的過高花費,同時也確保了數據安全;最後,與正確的IP供應商攜手不僅可以幫助您收穫PCIe帶來的諸多回報,還可以在您準備迎接明天日益增長的應用複雜性及速度要求時,使您領先於競爭對手。


今天是《半導體行業觀察》為您分享的第3072內容,歡迎關注。

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