Category Archives: 技術文庫

Server Hardware Validation Series: PCIe 5.0 – 設備篇

Allion Labs / Eric Chen 近年雲端服務興起，資料量大幅成長，隨之而來的是大量資料運算及儲存需求，伺服器產業也因此不斷向上成長。而在應用服務領域中，由於智能時代的到來，AI對於運算速度與影像傳輸的頻寬需求日漸倍增，加上5G車聯網及物聯網快速普及，所需的即時反應時間和頻寬需求標準更高，因此廠商除了將伺服器數量不斷擴增外，伺服器本身的資料運算、反應時間及傳輸速度規格也需要不斷的提升，以滿足新世代應用上的需求。 在當前伺服器主板的各種高速訊號傳輸介面標準中，PCIe是最主要的傳輸介面標準規格，它的擴充性應用也持續不斷增加(例如：NVMe SSD、CXL…等)，因此，採用更高的PCIe標準規格是最快速且最能有效提升整台伺服器效能的途徑。目前整個伺服器產業已陸續開始導入PCIe 5.0的規格，其頻寬是上一代4.0的兩倍，每個通道從16Gbps變為32Gbps，x8就是256Gbps，輔以現有的100Gbps、200Gbps的乙太網路骨幹，用PCIe 5.0 x8去連接伺服器實現的輸送量，更能符合當前網路的吞吐量需求。 PCIe規格大解密： 由於PCIe 5.0的訊號傳輸速度是4.0的兩倍，在規格的定義上對通道和連接器的損耗與反射的要求也就更為嚴格，並且對接收器和發送器的等化規格也有新規定，且考量到資料速率從16GT/s提升至32GT/s，幾乎等於加倍，所以對於上升/下降時間變陡、單位間隔(UI)變窄、以及插入損耗變大…等所引起的問題，都需要在設計及測試過程中特別關注。 PCIe 5.0測試所需設備如下： 誤碼率測試儀(BERT)及脈衝模式產生器(PPG)，用於高精度的特定訊號測量 BERT誤碼檢測器(ED)，用於以分析輸出的位元誤碼率(BER) [...]

Type-C電源規範量測：USB與Thunderbolt直流電子負載測試

2014年，在支持正/反兩面插拔的USB-C發表之後，USB Type-C形式逐漸成為普遍使用的傳輸接頭。2015年，Thunderbolt也開始採用與USB Type-C形式同樣的接頭。因應USB-C和Thunderbolt介面的普及以及傳送速率的提升，相關設備對功率的要求也有進一步的增加。其中，Power Delivery（簡稱PD）的技術使得電源傳輸支援個別方向運作，供電率從BC 1.2版本的7.5W一躍而升至100W。USB-IF於2021年發佈了「USB Power Delivery Specification Revision 3.1」之後，新增28V、36V和48V電壓範圍，使最大供電功率分別達到140W、180W和240W。 USB-C與Thunderbolt的電源供給裝置和受電裝置之間，有相同的協議。受電裝置可提供允許以及現在需要的電壓及電流(PDO，Power Data Object)。同理，供電裝置也會透過協定提供能夠供應的PDO。 有鑑於此，相關認證機構也明確的定義了電源相關的規範以及測試流程，而相關測試的核心設備又以多功能電錶和直流電子負載為主。以下會針對USB Power [...]

USB Type-C連接器與成品線：可認證與不可認證特殊設計

作為USB多年合作夥伴，百佳泰在USB測試認證方面，一向走在最前端。透過掌握協會與USB最新技術資訊，百佳泰從產品開發，直到產品上市，皆可協助確保產品符合USB-IF規範且可以認證。 以下百佳泰統整出USB-IF允許、不允許認證的連接器與成品線設計說明，讓想取證的廠商能從設計上簡易辨別USB Type-C Receptacle、Plug、Cable是否能獲得認證，幫助您免去不必要的開發費用以及時間成本。 USB Type-C Receptacle可認證之結構設計 USB Type-C Receptacle不可認證之設計 USB Type-C Plug不允許認證之設計 作為USB多年的技術合作夥伴，早在2017年，百佳泰已向協會確認Chokes只能加裝於USB-C to [...]

Thunderbolt™ 4 Alder Lake三大架構與認證流程

Intel®最新一代的Thunderbolt™ 4 Platform Alder Lake於2020年問世，並預計在2021年第三季開始進行Alder Lake 的Thunderbolt™ 4 Host認證。 Alder Lake三大架構 Alder Lake可分Alder Lake P、Alder [...]

USB同軸線測試的不良分析及經驗分享

隨著USB規格更新到USB 3.2以及USB4，傳輸線的傳輸頻率提升至10Gbps、20Gbps，因應高傳輸效率、低損耗、以及低輻射影響的考慮，傳統Twisted Pair的設計已經無法滿足需求，除了嚴謹的加工方式，更多的製造商是以同軸線作為新一代Type-C傳輸通道。 正規的同軸電纜組成結構分為4層，由中心而外分別是內導體、絕緣層、遮罩層、外被，作為多同軸線的外被大多是以銅箔麥拉為主，加上編織層即為雙遮罩，可以為每條同軸線帶來更好的抗干擾特性。另外，由於同軸電纜對地（編織層）距離的控制較好，因此在高頻傳輸的表現，無論是導通特性（損耗、差共模轉換）或是串擾方面都有較好的表現。 以雙絞線來說，每條銅線本身存在微量電感，此外，當兩條銅線靠近時，彼此間產生電荷效應（電容），而特性阻抗的穩定度（連續性）則是取決於電感、電容的分佈（L0、C0）是否均勻且穩定，因此，參考如下關係式，在決定特性阻抗的時候，可以看到雙絞線除了線芯直徑（d）以及固定絕緣層的介電常（ε）以外，如何控制兩線之間的距離（D）是最重要的。   雙絞線特性阻抗關係式 而同軸線因為設計結構的關係，控制內外導體(D &d)的一致性相對來說，特性阻抗的掌控上則會比雙絞線來的穩定，而連續且平穩的特性阻抗在S參數上就會有良好的的表現。   同軸線特性阻抗關係式   組件設計時的特性阻抗控制 在設計時，Type-C Cable [...]

淺談高頻概念與高頻PCB製作

高速傳輸大量資料的需求，帶動著USB4、HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器相繼問世。舉例來說，HDMI 2.1在4個通道上傳送速率可達12Gbps；最新USB4規格讓傳送速率最快可支援40Gbps，Thunderbolt™ 4 埠具有與 Thunderbolt™ 3同樣的40Gbps頻寬。當訊號速度持續加快時，如何降低雜訊干擾成了重要課題。 圖1：HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器   現階段，線纜連接器必須克服許多高頻信號問題，包含：衰減（Attenuation）、反射損失（Return Loss）、耦合問題（Crosstalk）、阻抗（Impedance）、走線（Trace）以及走線長度。然而，多少頻率以上稱之為高頻呢？400MHz、1GHz、5GHz還是10GHz呢？   如何避免反射波長 其實，高頻的定義可以看成是否有反射發生：當電磁波在介質（空氣或PCB）上傳遞的時候，如果是連續介質，則不會反射；撞到不連續介質時，若沒有反射發生，則該頻率在這個介質上視為低頻；反之，若產生了反射，則視為高頻。因此，我們常常會聽到一種說法：「反射與波長有關」。 電磁波的傳遞速率又該如何跟波的運動結合呢？電磁波在空氣或真空中的傳遞速率為光速 而電磁波在介質中傳遞的速率為 [...]

USB4 Active Cable規格與Linear Re-Driver Cable認證細節

USB4 Active Cable 最新重點規範 USB速度從最一開始USB 1.1最快的12M，到USB 2.0的480M，再到USB 3.2時期的單lane 10G，一直到最近USB4的單lane 20G。隨著傳輸速度不斷上升，Passive Cable長度也從USB 1.1/ 2.0的最長5m，到USB 3.2 Gen2 [...]

Wi-Fi 6硬體傳導性測試

全面進化的Wi-Fi 6  目前Wi-Fi市場上主流為Wi-Fi 5 (802.11ac)，近年Wi-Fi 6 (802.11ax)逐漸在旗艦級消費產品嶄露頭角，未來可預見Wi-Fi 6會逐漸成為主流。Wi-Fi 6是以Wi-Fi 5為基礎，除了速度的提升外，更著重降低同時間內多用戶狀況下資料傳輸的壅塞感，例如大眾運輸系統、演唱會與運動球場等人潮用戶眾多的區域。Wi-Fi 6其新增特點如OFDMA、1024QAM技術、資源單位（Resource Unit）等。百佳泰為Wi-Fi聯盟指定實驗室，早已跟緊腳步，率先提供Wi-Fi 6相關測試，特別也在此撰文分享相關驗證重點。 關於Wi-Fi 6與Wi-Fi [...]

BBF TR-398 Issue2測試解析

Allion Labs / Ryan Huang, Cache Her 國際寬頻論壇（Broadband Forum, 後稱BBF）在2019年2月27日的MWC上發表了針對室內Wi-Fi性能的測試標準TR-398 Test Program。隨著Wi-Fi 6的興起以及完善原本的測試內容，BBF於2021年3月中發表了TR-398 issue 2的測試計畫，在TR-398 [...]

談聲學指向性量測及作圖

Allion Labs / Greg Tsai 近年來，語音助理的應用如雨後春筍般興起，語音辨識技術也就成為各大廠競逐的主要項目。不過，要達成良好的語音辨識，有一些先決條件，其中一個就是收音裝置排除干擾的能力。收音裝置如果受到太大干擾，就會影響語音辨識的準確度。在眾多抗噪技術中，最容易實現的收音技術就是指向性麥克風。透過麥克風的指向性來排除週遭干擾，強化語音／噪音的訊雜比（Signal to Noise Ratio）。 在應用上，除了麥克風需要量測指向性（Directivity），有些製造商或是研究單位也會去量測揚聲器的指向性。 揚聲器有一項規格，稱之為 「頻率響應（Frequency Response）」。頻率響應此規格是將量測裝置放置在揚聲器軸線上、距離揚聲器表面一公尺處所量測到的頻率響應數據。但揚聲器實際在使用時，人們除了在軸向方位聆聽，更常會在離軸的其他方位聽揚聲器發出的聲音，這對於講究高品質揚聲器的廠商或消費者來說，也是受關注的指標。 對於救護車揚聲器，指向性特性將更為重要！該特性用以確保鳴笛聲響能夠被四面八方的用路人察覺，才能避免救護車和其他用路人發生碰撞。 此外，對於日常生活中和人們生活息息相關的裝置設備，其工作時或是閒置狀態下的噪音音量，也常常成為惱人的聲源。為了探討這些裝置設備的主要聲源來自何處，運用指向性量測技術，就能夠從量化數據得知該裝置／設備朝各方向的散發出來的聲壓級，工程師就可以回推找到主要的發聲位置，進而分析其成因，最終改善噪音音量。 [...]