Allion Labs / Casper Lee

在上一篇文章(PCIe 5.0–外型規格與連接器)中曾提到儲存裝置因為NVM(Non-Volatile Memory)的崛起,加上尺寸縮小及速度提升需求,其外型規格(Form Factor)已經從2.5”演進到M.2,同時傳輸介面也從SATA轉變到PCIe。M.2搭配NVMe的儲存裝置(M.2 SSD)已是業界現今主流,不論在消費性平台或伺服器,都有它的存在,因此從測試的角度來看,M.2的測試治具除了提昇檢測的精準與便利性外,更將成為不可或缺的角色。

 

 (參考PCI Express M.2 Specification Rev:4.0 Version 1.0)

PCIe M Key for Storage的應用

由上面的M.2 的圖示可以知道M.2 Form factors 的定義相當複雜,有A,E, A+E, B, B+M以及M Key等規格。細節先不一一說明, 我們把目標放在PCIe M Key (Socket 3) for Storage的應用,並以Host 測試為主,來探討測試治具的設計。M.2 SSD已廣泛應用於各式各樣的系統中,全面取代機械式硬碟成為系統儲存核心,從而突破原本儲存的物理極限。雖然目前以PCIe Gen3主流的規格,已經可以滿足一般使用者的大量應用,但在這雲端服務及AI運算崛起的世代,開發商開始追求速度上的提昇,也就是PCIe Gen 4 ,甚至於Gen 5。大家都樂見速度的無限提昇,但產品推進的同時也需要大量的測試驗證,而驗證所需要的相關設備、儀器和治具,更是一大考驗。

在治具方面,目前PCI-SIG協會提供的M.2測試治具依舊停留在PCIe Gen 3,而PCIe Gen 4 的測試也只能暫時以舊有治具勉強測試!市面上能使用於M.2 PCIe Gen 4 的治具,幾乎不存在,即便是有,實際使用上也非常令人提心吊膽。怎麼說呢? 讓我們繼續看下去。

先來說說協會M.2 Gen 3的治具,4組PCIe Tx / Rx 信號,加上Reference Clock 在2280的Form Factor上,佈滿了4 組 PCIe + 1 組Clock 共18pcs的SMP Connector。試想看看,當把18 條SMP Cable裝上去,會是怎樣的一個畫面?

此外,市面上其他治具,採用的是軟性PCB將M.2信號轉成垂直,如此設計的優點,雖可以完全避免系統機構干涉而解決量測上的困擾,但轉為垂直設計後造成的應力,卻反而會縮短治具的使用壽命。試想如此昂貴的治具,卻承受不了長期的使用,你能不擔心嗎?

基於百佳泰對於驗證測試的Domain Knowhow 和數十年的測試經驗,我們深深的了解到,測試時對於治具、儀器、設備以及操作上的繁瑣。有時候,原始治具並不會從測試的操作面和方便性作為考量,於是在測試的當下,往往令測試工程師苦不堪言。我們則是從測試的角度出發,進階優化了原有測試治具的不足。因此我們改良並開發了M.2的治具使其更加方便及穩固。

我們的治具是採用兩件式,將M.2 PCIe 的4 個Lane 分別拆解成Lane0/Lane1 和Lane2 /Lane3 兩組。並同時把Cable 一同整合在治具上。

此外,我們也對連接器進行結構強化,改良原始連接器耐受度不良,使用上易造成損壞的疑慮,並使用高頻設計專用連接器,其頻寬超過40GHz。

百佳泰用模組化來整合連接線材,可以直接連接相關測試設備,不需要額外線材,可大大減少測試時多重線纜的拔取和連接,同時也具備不同長度與終端連接器,來滿足各種不同測試需求。

您可以使用30cm 長SMP cable 模組,直接連接協會ISI Board,用來量測PCIe Gen4及即將導入採用的Gen5。

您也可以改用15cm的K connector cable 模組,直接接到示波器輸入衰減值,量測PCIe Gen4或Gen5的信號。使用百佳泰開發的治具,讓你擁有更多的彈性和方便性。

百佳泰秉持著專業服務的精神,並從客戶的難處著手為理念,不斷的協助客戶解決驗證或量測上的各種問題,讓客戶設計出來的產品,能夠在最短的時間內獲得品質驗證的結果。

如您有產品驗證或各種客制化量測的需求,歡迎您與百佳泰連繫,

我們的服務信箱:service@allion.com