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

通用閃存存儲(chǔ) （UFS） 使用 MIPI 聯(lián)盟的 MPHY 物理層規(guī)范將 UFS 設(shè)備與主機(jī) （SoC） 或應(yīng)用處理器互連。這是一個(gè)嵌入式接口，主機(jī)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(hào)在 PCB 層之間路由，使其無法訪問。但是，測(cè)試和驗(yàn)證工程師需要訪問這些信號(hào)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(huì)延遲上市時(shí)間。

UFS 產(chǎn)品驗(yàn)證分為不同的階段。常見的階段是：

流片前驗(yàn)證

流片后驗(yàn)證

工程和生產(chǎn)驗(yàn)證

這些階段中的每一個(gè)階段在訪問 MPHY/UFS 信號(hào)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(yàn)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(tái)上驗(yàn)證 UFS 控制器。典型的流片前驗(yàn)證設(shè)置如下：

在測(cè)試期間，驗(yàn)證工程師需要監(jiān)控 UFS 主機(jī)和設(shè)備之間的 UFS 協(xié)議活動(dòng)。但是，很難分接通過 mSMP 或 SMA 連接器連接的同軸電纜的信號(hào)。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(yàn)證設(shè)置：

功率分配器中介層在 UFS 控制器 IP 和 UFS 器件之間被動(dòng)分離信號(hào)，提供對(duì) MPHY 信號(hào)的訪問。然后，這些信號(hào)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(yàn)證工程師在流片前階段有效地監(jiān)控協(xié)議活動(dòng)。

b. 流片后驗(yàn)證階段

開發(fā)出硅后，半導(dǎo)體公司必須確保 IC 上的每個(gè)接口都符合規(guī)范。協(xié)議層測(cè)試對(duì)于確保器件能夠在不同的 IC 和操作環(huán)境中可靠運(yùn)行至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，流片后驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了平臺(tái)，為各種測(cè)試設(shè)備（如示波器和協(xié)議分析儀）提供信號(hào)訪問。

對(duì)于 UFS 協(xié)議驗(yàn)證，工程師開發(fā)了一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)可以模擬真實(shí)世界的用例，并在不影響信號(hào)完整性的情況下提供信號(hào)訪問。一種方法是在驗(yàn)證平臺(tái)中集成功率分配器電路，如下所示：

MPHY 信號(hào)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(hào)阻抗符合 MPHY 規(guī)格，從而較大限度地減少信號(hào)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(tái)，以驗(yàn)證 UFS、UniPro 和 MPHY 協(xié)議層。當(dāng)分析儀不使用時(shí)，miniSMP 連接器可以用 50 歐姆模塊端接。

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

在開發(fā)用于大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品時(shí)，必須考慮電路板設(shè)計(jì)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(hào)以進(jìn)行 UFS 協(xié)議調(diào)試。

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

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

通常，無法訪問 UFS 信號(hào)以進(jìn)行調(diào)試，因?yàn)?span> MPHY 信號(hào)由于空間有限而在 PCB 層之間路由。典型的 signal routing 場(chǎng)景如下所示。

為了克服這一挑戰(zhàn)，Prodigy Technovations 開發(fā)了一種創(chuàng)新的板對(duì)板中介層解決方案。該解決方案由兩個(gè) 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(gè) mSMP 連接器，用于分接 MPHY 信號(hào)以進(jìn)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(hào)都在兩個(gè) PCB 之間路由，而用于協(xié)議分析的信號(hào)則使用集成在頂部 PCB 中的功率分配器電路和探針模塊進(jìn)行被動(dòng)分接。

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

板對(duì)板中介層解決方案的典型測(cè)試設(shè)置如下所示。

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