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

通用閃存存儲 （UFS） 使用 MIPI 聯(lián)盟的 MPHY 物理層規(guī)范將 UFS 設備與主機 （SoC） 或應用處理器互連。這是一個嵌入式接口，主機和 UFS 設備之間沒有連接器。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置如下：

在測試期間，驗證工程師需要監(jiān)控 UFS 主機和設備之間的 UFS 協(xié)議活動。但是，很難分接通過 mSMP 或 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置：

功率分配器中介層在 UFS 控制器 IP 和 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)境中可靠運行至關重要。為了實現(xiàn)這一目標，流片后驗證團隊構建了平臺，為各種測試設備（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：

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 和 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。

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：

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：

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。

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 設備可以從系統(tǒng)獲取電源，也可以從外部供電。UFS 設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。

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。

板對板中介層解決方案的典型測試設置如下所示。

在此設置中，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 和 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)。