通过Nautilus UDI方案的导入，实现32Gbps SerDes的量产测试的概述
随着serdes芯片集成度、复杂度、传输速率的不断提高，传统的自动化测试系统已经无法满足serdes测试速率需求。但通过nautilus udi方案的导入，成功实现了32 gbps serdes的量产测试。那么，nautilus udi方案是如何实现包括udi结构、输入时钟设计、load board设计、socket选型等多个测试环节高速serdes测试的呢？
引言
随着信息通信技术的发展，对数据传输的速率、效率要求越来越高，传统并行接口的速度已经达到一个瓶颈，速度更快的串行接口是技术发展趋势。于是原本用于光纤通信的serdes技术成为了高速串行接口的主流。
serdes自动化测试受制于测试系统传输速率限制及硬件设计，导致serdes测试远远落后serdes芯片的发展。爱德万经过多年的研发及高速io测试经验的积累，基于93000平台研发出了一套完善的,最高速率支持到32.8 gbps测试方案（nautilus udi），弥补了16g-32.8 gbps serdes高速io自动化测试的空白。如图1：93000平台提供了支持最高速率速率为9 gbps, 16 gbps, 32.8 gbps多种传速速率serdes测试方案。
图1：93000 0-32g传速速率测试方案
1 serdes
serdes是英文serialize (串行器)/de-serialize (解串器) 的简称。它是一种主流的时分多路复用(tdm)、点对点(p2p)的串行通信技术。即在发送端多路低速并行信号被转换成高速串行信号，经过传输媒体(光缆或铜线)，最后在接收端高速串行信号重新转换成低速并行信号[1]。日常见到的消费类电子产品中的pcie、sata等接口即是serdes技术的应用案例。
serdes主要由pll组成时钟模块, 控制模块，发射器和接收器组成（如图2所示）。为了解决测试难题及降低测试成本，如今的serdes还添加了伪随机码（prbs）产生器, 伪随机码（prbs）检验器和环回路径等模块辅助测试。
图2：serdes结构
2 serdes测试
serdes测试主要分bist测试和high speed i/o测试。bist测试主要依赖于芯片内部的测试模块，测试芯片功能是否正常，其主要特点是测试效率高，成本低，对load board等硬件制作要求低，但无法测试芯片的特性，测试覆盖率相对较低，并且无法失效定位。而high speed i/o测试基本可以满足所有serdes测试需求，测试覆盖率高，但是对于硬件制作要求高，测试成本高。
serdes high speed i/o 依据测试模块可分成接收器测试和发送器测试两大部分。接收器性能指标主要有：灵敏度测试，抖动容忍度测试，skew测试，阻抗测试等。发送器性能指标主要有：输出幅度测试，眼高，眼宽测试，上升下降时间测试，抖动测试（tj，rj/dj）,眼图测试，共模电压测试，skew测试，阻抗测试等[2]。
3nautilusudi方案
nautilus udi（下面我们简称udi）方案如图3所示，93000发送4路8 gbps信号至udi，经udi内部mux合成成1路32 gbps信号至芯片，结合芯片内部伪随机码检验器实现接收器测试。芯片内部发射器发送32 gbps 信号，通过demux分解成4路8 gbps信号后，被93000采样测试分析，实现了发射器测试。借助芯片parallel loop back模型[3]，在实际的量产中我们通常以环回眼图测试来覆盖接收器和发送器。udi测试速率为16g~32.8 gbps (未来最高速率可达64 gbps) ，能够支持最多16组接收器和发射器测试。
图3：udi测试方案模型
3.1 nautilus udi工作原理
udi主要由mux和demux 2部分电路组成。mux内置1个4：1多路复用器（如图4所示），通过rx_clk（4 ghz）x2倍频时钟控制第一级2：1复用器，实现ac, bd合成，经过x4倍频时钟控制第二级2：1复用器后转换成abcd。再通过一个输出幅度（0～1200mv）可调的放大器及10db衰减器作为输出(0~260mv)，满足了测试接收器灵敏度功能及精度需求。rx_clk除了提供复用器触发时钟外，通过在rx_clk上增加抖动的方式来实现在输出信号上添加抖动，从而达到测试接收器容忍度的目的。demux结构和mux近似，内置1个1：4多路解复用器，并且在demux前增加了一个无源的均衡器，使因路径插损造成畸变的信号更平坦，降低因路径造成的码间干扰。
图4：mux和demux结构
3.2芯片输入时钟
serdes对于参考时钟有较高的要求，输入时钟的rj会被serdes混入，无法测试出芯片真正的jitter， 如图5所示使用rj=1ps的参考时钟（serdes要求rj-3db@15ghz;s21>-6db@30ghz的要求。3.4 socket选择
socket也是测试过中比较重要的部分，主要有pogo pin和导电胶2种材质，pogo pin的socket耐用性好，高低温差异不大，适合量产使用。导电胶 socket 由于加工工艺特性，信号衰减小，适合高频测试，但是由于其不耐磨，无法满足大批量生产的需要，所以只适合特性测试。4 测试结果
应用udi的方案我们对32 gbps serdes芯片进行了prbs15 loopback测试，udi测试的眼宽眼高分别为19ps,270mv(图8)，和dca量测结果(图9)基本保持一致。
图8：udi眼图shmoo扫描
图9：dca 实测结果
5 结论
nautilus udi方案提供是一套实现高速i/o接口特性测试及量产测试自动化的完善方案，一经推出即得到许多国内外客户的认可，并且与国内某知名半导体公司合作，实现了多个25～32g bps serdes芯片的稳定量产，相信未来能够帮助更多还在为高速serdes测试而困扰的客户解决高速i/0测试这个难题。
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图1：93000 0-32g传速速率测试方案
1 serdes
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serdes主要由pll组成时钟模块, 控制模块，发射器和接收器组成（如图2所示）。为了解决测试难题及降低测试成本，如今的serdes还添加了伪随机码（prbs）产生器, 伪随机码（prbs）检验器和环回路径等模块辅助测试。
图2：serdes结构
2 serdes测试
serdes测试主要分bist测试和high speed i/o测试。bist测试主要依赖于芯片内部的测试模块，测试芯片功能是否正常，其主要特点是测试效率高，成本低，对load board等硬件制作要求低，但无法测试芯片的特性，测试覆盖率相对较低，并且无法失效定位。而high speed i/o测试基本可以满足所有serdes测试需求，测试覆盖率高，但是对于硬件制作要求高，测试成本高。
serdes high speed i/o 依据测试模块可分成接收器测试和发送器测试两大部分。接收器性能指标主要有：灵敏度测试，抖动容忍度测试，skew测试，阻抗测试等。发送器性能指标主要有：输出幅度测试，眼高，眼宽测试，上升下降时间测试，抖动测试（tj，rj/dj）,眼图测试，共模电压测试，skew测试，阻抗测试等[2]。
3nautilusudi方案
nautilus udi（下面我们简称udi）方案如图3所示，93000发送4路8 gbps信号至udi，经udi内部mux合成成1路32 gbps信号至芯片，结合芯片内部伪随机码检验器实现接收器测试。芯片内部发射器发送32 gbps 信号，通过demux分解成4路8 gbps信号后，被93000采样测试分析，实现了发射器测试。借助芯片parallel loop back模型[3]，在实际的量产中我们通常以环回眼图测试来覆盖接收器和发送器。udi测试速率为16g~32.8 gbps (未来最高速率可达64 gbps) ，能够支持最多16组接收器和发射器测试。
图3：udi测试方案模型
3.1 nautilus udi工作原理
udi主要由mux和demux 2部分电路组成。mux内置1个4：1多路复用器（如图4所示），通过rx_clk（4 ghz）x2倍频时钟控制第一级2：1复用器，实现ac, bd合成，经过x4倍频时钟控制第二级2：1复用器后转换成abcd。再通过一个输出幅度（0～1200mv）可调的放大器及10db衰减器作为输出(0~260mv)，满足了测试接收器灵敏度功能及精度需求。rx_clk除了提供复用器触发时钟外，通过在rx_clk上增加抖动的方式来实现在输出信号上添加抖动，从而达到测试接收器容忍度的目的。demux结构和mux近似，内置1个1：4多路解复用器，并且在demux前增加了一个无源的均衡器，使因路径插损造成畸变的信号更平坦，降低因路径造成的码间干扰。
图4：mux和demux结构
3.2芯片输入时钟
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