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          用于 UFS 2.1/2.2/3.1/4.0 協(xié)議分析的創(chuàng)新探測解決方案

          來源:深圳市歐奧電子科技有限公司   2024年11月12日 16:47  

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          通用閃存存儲 (UFS) 使用 MIPI 聯(lián)盟的 MPHY 物理層規(guī)范將 UFS 設(shè)備與主機 (SoC) 或應(yīng)用處理器互連。這是一個嵌入式接口,主機和 UFS 設(shè)備之間沒有連接器。在典型的電子系統(tǒng)中,MPHY 信號在 PCB 層之間路由,使其無法訪問。但是,測試和驗證工程師需要訪問這些信號來調(diào)試 UFS 物理層和協(xié)議層,這使得調(diào)試 UFS 問題具有挑戰(zhàn)性,通常會延遲上市時間。

          UFS 產(chǎn)品驗證分為不同的階段。常見的階段是:

           

          流片前驗證

          流片后驗證

          工程和生產(chǎn)驗證

          這些階段中的每一個階段在訪問 MPHY/UFS 信號方面都提出了不同的挑戰(zhàn)。讓我們探索 Prodigy Technovations 提供的挑戰(zhàn)和解決方案。

           

          a. 流片前驗證階段

           

          在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段,SoC/AP 開發(fā)人員使用同軸電纜在仿真或原型平臺上驗證 UFS 控制器。典型的流片前驗證設(shè)置如下:

                                                         

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          在測試期間,驗證工程師需要監(jiān)控 UFS 主機和設(shè)備之間的 UFS 協(xié)議活動。但是,很難分接通過 mSMP SMA 連接器連接的同軸電纜的信號。一種有效的解決方案是功率分配器內(nèi)插器。以下是使用功率分配器中介層的典型驗證設(shè)置:

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          功率分配器中介層在 UFS 控制器 IP UFS 器件之間被動分離信號,提供對 MPHY 信號的訪問。然后,這些信號被放大以輸入到 UFS 3.1/4.0 協(xié)議分析儀。該解決方案允許驗證工程師在流片前階段有效地監(jiān)控協(xié)議活動。

           

          b. 流片后驗證階段

           

          開發(fā)出硅后,半導體公司必須確保 IC 上的每個接口都符合規(guī)范。協(xié)議層測試對于確保器件能夠在不同的 IC 和操作環(huán)境中可靠運行至關(guān)重要。為了實現(xiàn)這一目標,流片后驗證團隊構(gòu)建了平臺,為各種測試設(shè)備(如示波器和協(xié)議分析儀)提供信號訪問。

           

          對于 UFS 協(xié)議驗證,工程師開發(fā)了一個平臺,該平臺可以模擬真實世界的用例,并在不影響信號完整性的情況下提供信號訪問。一種方法是在驗證平臺中集成功率分配器電路,如下所示:

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          MPHY 信號被分接并端接到 miniSMP 連接器,該連接器可以連接到 UFS 4.0 協(xié)議分析儀。功率分配器電路確保信號阻抗符合 MPHY 規(guī)格,從而較大限度地減少信號完整性問題。工程師現(xiàn)在可以輕松地將 PGY-UFS4-PA UFS4 23.32Gbps) 協(xié)議分析儀連接到平臺,以驗證 UFS、UniPro MPHY 協(xié)議層。當分析儀不使用時,miniSMP 連接器可以用 50 歐姆模塊端接。

          c. 在工程和生產(chǎn)驗證期間訪問 UFS 信號

           

          在開發(fā)用于大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品時,必須考慮電路板設(shè)計成本、可制造性和空間限制等因素。PCB 空間通常有限,因此在開發(fā)或售后故障分析期間難以訪問 MPHY 信號以進行 UFS 協(xié)議調(diào)試。

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          在有測試墊的情況下,Prodigy Technovations 提供可以連接到這些微小測試點的焊接探針尖部。典型用例如下所示:

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          使用短跳線(約 3 毫米),工程師可以將探針尖部焊接到測試點。盡管這種設(shè)置可能會導致阻抗不連續(xù),但探頭模塊使用連續(xù)時間線性均衡器 (CTLE) 進行補償,并放大低幅度信號以進行分析。探針模塊輸出處的結(jié)果眼圖如下所示:

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          通常,無法訪問 UFS 信號以進行調(diào)試,因為 MPHY 信號由于空間有限而在 PCB 層之間路由。典型的 signal routing 場景如下所示。

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          為了克服這一挑戰(zhàn),Prodigy Technovations 開發(fā)了一種創(chuàng)新的板對板中介層解決方案。該解決方案由兩個 PCB 組成:底部 PCB(焊接在系統(tǒng)中的 UFS 器件位置)和頂部 PCB(將 UFS 3.1/4.0 器件安裝在插座中,并包括一個 mSMP 連接器,用于分接 MPHY 信號以進行 UFS 協(xié)議分析。頂部和底部 PCB 通過一根非常短的高速差分電纜連接。UFS 設(shè)備可以從系統(tǒng)獲取電源,也可以從外部供電。UFS 設(shè)備操作所需的所有信號都在兩個 PCB 之間路由,而用于協(xié)議分析的信號則使用集成在頂部 PCB 中的功率分配器電路和探針模塊進行被動分接。

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          探頭模塊的輸出端接在 miniSMP 連接器上,使測試和驗證工程師能夠輕松執(zhí)行協(xié)議分析。整個設(shè)計是阻抗匹配的,確保了信號的完整性,miniSMP 連接器的眼圖展示了這種性能。

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          板對板中介層解決方案的典型測試設(shè)置如下所示。

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          在此設(shè)置中,頂部 PCB 上的 miniSMP 連接器連接到 UFS 4.0 協(xié)議分析儀。探頭電源模塊為頂部 PCB 上的有源電路(CTLE 和放大器)供電,為 UFS 3.1/4.0 協(xié)議分析提供了一種可靠而直接的方法。

          Prodigy Technovations 成功地簡化了 UFS 產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)各個階段的探測要求。憑借在提供 UFS 2.1、UFS 3.1 UFS 4.0 協(xié)議分析解決方案方面十多年的經(jīng)驗,我們了解不斷變化的市場需求,并為各種用例開發(fā)了創(chuàng)新的探測解決方案。作為 MIPI 聯(lián)盟的貢獻成員,我們積極參與測試解決方案的開發(fā)。


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