成都PCBA主板SI测试机构 优尔鸿信信号完整性检测实验室

信号完整性是研究信号在传输路径上的质量。这个传输路径通常由芯片的IO、PCB走线、过孔、连接器和电缆等构成。SI测试的目的，就是确保信号从发送端发出，经过这个复杂的路径后，在接收端能够被正确无误地识别。

为什么它如此重要？
随着电子设备速度越来越快（如PCIe 5.0/6.0, DDR5, USB4），电压越来越低，时序裕量变得越来越小。任何微小的信号质量问题都可能导致系统工作不稳定、误码、甚至无法启动。因此，SI测试是高速数字产品设计验证中不可或缺的一环。

有哪些模块要做SI测试？

主板上的所有高速数字信号模块都需要进行SI测试。通常包括以下几个关键模块：

●内存接口：主要是 DDR4 / DDR5，这是主板核心、要求严格的总线之一。

●高速扩展总线：如 PCI Express 插槽。

●芯片间互连总线：如 CPU 与 PCH（芯片组） 之间的 DMI 总线等。

●存储接口：如 SATA / SAS，以及现在的 NVMe SSD 所使用的 PCIe 链路。

●高速网络接口：如 以太网 PHY 的 RGMII / SGMII 接口，或更高速的接口。

●外部设备接口：如 USB，特别是高速USB 3.x/4 和 Type-C。

●时钟信号：系统参考时钟，如 CPU时钟、PCIe时钟 等。虽然它不是数据总线，但其质量直接影响所有相关总线的时序。

●其他特定接口：如 HDMI/DP 视频接口的TMDS链路等。

信号完整性测试项目

不同的模块因其协议和物理特性不同，测试重点也有所侧重，但核心项目是相通的。以下是针对上述模块的关键测试项目：

1. 内存接口 - DDR4/DDR5

读写信号眼图：这是核心的测试。在接收端（通常是CPU内的内存控制器）捕获数据和数据选通信号的眼图，检查眼高、眼宽、抖动等参数是否符合规范。

时序测试：建立时间和保持时间。确保数据信号在时钟/选通信号的有效窗口内是稳定的。

信号单调性：主要针对命令/地址总线，确保信号在跳变过程中没有“回沟”，避免逻辑误判。

过冲/下冲：检查信号幅度是否超过规定的电压范围，可能对器件造成应力损伤。

测试方法：通常使用高速示波器，通过插焊在内存槽上的Interposer板或焊接点测附件来探测信号。

2. 高速扩展总线 - PCI Express

发射端测试：

眼图测试：测试Tx发出的信号质量，包括眼高、眼宽、抖动（随机抖动RJ、确定性抖动DJ）。

抖动分解：详细分析总抖动的构成。

S参数：通过矢量网络分析仪测试通道的插入损耗、回波损耗等，评估通道的频域特性。

接收端测试：

容限测试：使用比特误码率测试仪向Rx注入带有已知压力和抖动的信号，测试Rx在恶劣条件下的容忍能力。

链路均衡测试：对于PCIe 3.0及以上的版本，链路训练过程中的均衡设置至关重要，需要测试各种预设下的信号质量。

3. 芯片间互连 & 存储接口

测试项目与PCIe和DDR类似，主要关注：

眼图质量

时序裕量（建立/保持时间）

信号摆幅

上升/下降时间

对于SATA，会测试其差分信号的眼图张开度；对于NVMe，其物理层就是PCIe，测试方法相同。

4. 外部设备接口 - USB

眼图测试：在指定的测试点捕获差分信号的眼图，确保符合USB-IF的标准掩模。

包速率测试：测试数据包的平均频率。

抖动测试：测量跟踪抖动和随机抖动。

Chirp测试：对于USB 2.0，需要测试设备连接时与主机握手的Chirp信号时序。

测试方法：通常使用USB协议分析仪和配套的测试夹具。

5. 时钟信号

周期到周期抖动

周期抖动

长期抖动

占空比失真

上升/下降时间

时钟信号的干净与否直接影响到使用此时钟的所有数据总线的时序。

6. 通用基础测试项目（几乎所有信号都涉及）

上升时间/下降时间：信号跳变的速度。

过冲和下冲：信号在跳变后超过稳定值的部分。

串扰：邻近信号线之间的有害耦合。需要测试受害网络上的噪声电压。

TDR测试：使用时域反射计测量传输线的特征阻抗，并定位阻抗不连续点的位置（如过孔、连接器处）。