PCIe 3 und Co Schnelle Schnittstellen testen

Mit dem Pin Scale SL können unter anderem ultraschnelle serielle Schnittstellen getestet werden.
Mit dem Pin Scale SL können unter anderem ultraschnelle serielle Schnittstellen getestet werden.

Die Übertragungsgeschwindigkeiten serieller Schnittstellen werden immer größer. Für Funktionstests in Entwicklung und Fertigung von hochintegrierten „System On Chip”-Halbleitern müssen sich auch die Testsysteme weiterentwickeln. Ein Ergebnis ist das Pin Scale SL von Advantest.

Von Ulrich Schoettmer und Frank Hensel, Advantest

Im Frühjahr 2014 hat Advantest ein neues Super-High-Speed-Instrument für die V93000-Plattform, das Pin Scale SL, eingeführt und begonnen, an Schlüsselkunden auszuliefern. Pin Scale SL zielt auf serielle Schnittstellen, die SerDes-Technologie (Serializer/Deserializer) ab, die heutzutage in standardisierten Schnittstellen wie PCIe, SATA,
USB sowie in Netzwerk-Standards im Einsatz sind. Der serielle Datenaustausch hat sich auf breiter Front durchgesetzt. Dieser Übergang zu seriellen Schnittstellen bedeutete anfänglich höheren Aufwand im Design und der Erprobung. Durch Kosteneinsparungen im Gesamtsystem (höhere Kommunikationsbandbreite bei einfacherem Systemdesign) konnte der Aufwand wettgemacht werden.

So hat beispielsweise der Schnittstellenstandard PCI Express (PCIe) den Vorgängerstandard PCI (Peripheral Components Interconnect [1]) beinahe überall abgelöst. Als weiteres Beispiel für den Erfolg serieller Hochgeschwindigkeitsschnittstellen kann auch die SATA-Schnittstelle  (S-ATA/Serial Advanced Technology Attachment [2]) angeführt  werden, die den klassischen, parallelen IDE-Anschluss von  Computerfestplatten ersetzt hat. Das Design solcher Schnittstellen, etwa PCIe der Generationen 2 und 3 für 5 Gbit/s bzw. 8 Gbit/s oder SATA für bis zu 6 Gbit/s, gilt heute als weitgehend ausgereift, so dass robuste SerDes-Zellen in vielen Herstellungsprozessen und  Standardbibliotheken verfügbar sind. Aufgrund der weiten Verbreitung serieller Schnittstellen kann man sich heute in der Volumenfertigung oft auf reine DC-Tests und einfache, interne Loopback-Tests beschränken und letztlich auf spezialisierte ATE-Instrumente verzichten.

Sofern es sich aber um Schnittstellen handelt, die relativ neu am Markt sind und in der Geschwindigkeitsklasse >10 Gbit/s arbeiten, ist die  Situation anders. Speziell im Bereich der sogenannten Netzwerkprozessoren werden zunehmend serielle Schnittstellen mit 8, 10, 12 und 15 Gbit/s verwendet. Diese Schnittstellen werden in parallel arbeitenden Konfigurationen mit Breiten von 8 und mehr sogenannten Lanes (Sender- und Empfängerpaar) als Hochgeschwindigkeitsautobahnen zur Kommunikation zwischen SOC-Chips verwendet. Die Anforderungen an die Anlieferqualität beim Kunden dieser Baugruppen sind so hoch, dass ein „At Speed”-Produktionstest ratsam ist. Ein solcher Test stellt sicher, dass bestimmte elektrische Parameter der Sende- und Empfangselektronik bei nomineller Datenrate erfüllt werden.

Mit einer Pin-Elektronik, die eine Datenrate von 16 Gbit/s bereitstellt, kann Advantest nun eine Lösung anbieten, die in der Produktion die kritischen Funktionen und Eigenschaften dieser Technologie validieren und sicherstellen kann. Hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Signalbandbreite werden auch Charakterisierungsanforderungen mit acht differenziellen Ausgängen und acht differenziellen Eingängen auf einem Instrument erfüllt.