Granite River Labs, GRL
Klay Wu
SATA는 2003년에 출시된 이후 몇 가지 장점으로 PATA를 대체했습니다. 1세대 SATA 1.0(Gen1)은 1.5Gbit/s로 평가되었으며 이듬해 출시된 SATA 2.0(Gen2)은 3.0Gbit/s로 업그레이드 되었습니다. 그 다음 2009년 6.0Gbit/s의 완전한 SATA 3.0(Gen3)이 나왔습니다.
SATA 테스트 파형의 분류
SATA 테스트에 적용되는 파형은 다음 두 가지 범주로 분류되며 두 가지 다른 파형이 서로 다른 테스트 검증에 사용됩니다.
- Non-compliant patterns：
- Jitter measurements
- Physical connection media tests
- Electrical parameter testing
- Compliant patterns：
- Frame Error Rate testing
- In-system tests
다음으로 4가지 유형의 Non-compliant patterns과 2가지 유형의 Compliant patterns을 포함하여 2가지 유형의 파형을 자세히 소개합니다.
Non-compliant patterns 소개
Non-compliant patterns에는 LBP(Lone Bit Patterns), HFTP(High-Frequency Test Pattern), MFTP(Mid Frequency Test Pattern) 및 LFTP(Low-Frequency Test Pattern)가 있습니다. 각 파형의 구성은 아래에서 하나씩 소개합니다.
- Lone Bit Patterns (LBP)
LBP는 특정 방식으로 결합된 D12.0, D11.3, D11.4 3개의 파형을 포함하는 8b/10b 인코딩 모드로 구성됩니다. 이러한 종류의 신호에는 아래 그림의 기호로 표시된 것처럼 4개의 연속적인 1 또는 4개의 0이 있어야 합니다. 이 신호는 지터 측정에 사용됩니다.
그림1: Lone Bit Patterns (LBP) 파형
- High-Frequency Test Pattern (HFTP)
HFTP 는 연속적인 D10.2 로 구성되며, 주로 UI(Unit Interval) 및 SSC(Spread Spectrum Clocking ) 관련 테스트에 사용됩니다.
그림2: High Frequency Test Pattern (HFTP) 파형
- Mid Frequency Test Pattern (MFTP)
MFTP 는 HFTP 의 2배 UI 를 가진 연속 D24.3 으로 구성되며 주로 Emphasis 테스트에 사용됩니다.
그림3: Mid Frequency Test Pattern (MFTP) 파형
- Low-Frequency Test Pattern (LFTP)
LFTP 는 연속적인 D30.3으로 구성되며, 사양이 업데이트됨에 따라 LFTP 없이 테스트가 수행됩니다. 따라서 이 파형은 테스트 전의 교정 절차에만 사용됩니다.
표1: Non-compliant patterns 요약
그림4：HFTP(녹색)、MFTP(검정색)、LBP(파란색) 파형 비교
Compliant patterns 소개
Compliant patterns에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. FCOMP(Compliant Framed Composite Patterns)와 LBP(Compliant Lone Bit Patterns)입니다. LBP는 앞서 언급한 Non-compliant LBP이기 때문에 약간의 제한과 수정을 추가합니다. 그 후에 Compliant patterns의 특성을 가집니다. 다음은 FCOMP 의 도입에 초점을 맞출 것입니다.
– Compliant Framed Composite patterns (FCOMP)
FCOMP에는 주로 지터를 측정하는 데 사용되는 다음 세 가지 변형이 있습니다.
- LFSCP(Low Frequency Spectral Content Pattern)는 0과 함께 3개의 연속 1 또는 1과 함께 3개의 연속 0이 특징입니다.
- LTDP(Low transition Density Pattern), 주로 3개 또는 4개의 연속적인 1 또는 0으로 구성됩니다.
- HTDP(High transition Density Pattern), 단일 1과 0으로 구성된 전체 속도 패턴과 2개의 1과 0으로 구성된 절반 속도 패턴.
기본적인 전기적 특성 및 신호 테스트 소개
다음은 SATA 테스트 파형 에 적용될 세 가지 주요 테스트 항목입니다 .
- 전기적 기본 특성(Phy general)
- Phy 전송 신호
- Phy 수신기 신호
- 전기적 기본 특성( Phy general)
기본적인 전기적 특성은 PHY로 약칭하며, Gen1/Gen2/Gen3의 공통 테스트 항목으로 UI 및 SSC 관련 테스트를 포함하여 HFTP 파형으로 테스트해야 합니다 .
단위 간격은 지터를 포함하지 않는 특정 공칭 값입니다. 주파수 장기 안정성(Frequency Long Term Accuracy)은 ±350ppm 사양 내에 있어야 합니다.
표2: PHY 항목 및 사양
- Phy 전송 신호 (Phy transmit signal)
전기 전송 신호 테스트는 전압, 지터 및 강조 를 포함하는 TSG 로 약칭되며 테스트 를 위해 HFTP , MFTP , LBP 및 기타 파형을 사용해야 합니다.
송신단에서 측정된 최소 차동 출력 전압은 사전 강조를 포함하여 적절한 전기 사양을 충족해야 합니다. 이 테스트 항목은 Gen1 및 Gen2를 지원하는 제품에만 해당되며 MFTP 테스트 모드를 사용하여 측정해야 합니다.
AC 공통 모드 전압은 MFTP 및 HFTP 테스트 모드를 사용하여 트랜스미터 커넥터에서 측정된 최대 사인 진폭을 나타냅니다. 이 값은 상승/하강 불일치 및 기타 요구 사항으로 인한 Tx+/Tx- 불일치이며 공통 모드 스파이크 이외의 공통 모드 노이즈 측정값입니다.
지터는 데이터 및 관련 이벤트의 변환을 위한 이상적인 지점입니다. 총 지터(TJ) 및 결정적 지터(DJ)에 대한 측정 사양은 Gen1/Gen2/Gen3에서 서로 다른 정의를 가지고 있습니다. 테스트는 HFTP 및 LBP 테스트 모드를 사용하여 측정해야 합니다.
표3: TSG 항목 및 사양
최대 차동 전압 진폭(Maximum Differential Voltage Amplitude) 및 Emphasis 의 측정은 Gen3를 지원하는 제품에만 해당되며 MFTP 테스트 모드를 사용하여 측정해야 합니다.
표4: TSG 품목 및 사양
- Phy 수신기 신호 (Phy receiver signal)
전기적 수신 신호 테스트를 RSG 라고 하며, 주요 측정 내용은 수신 지터와 스트레스 테스트의 허용한계이다. FCOMP 파형은 테스트에 사용되며, FCMOP, LBP 및 LFTP 파형은 보정에 필요합니다.
특정 주파수 포인트 10, 33, 62, 5(MHz)에 대해 지터 허용 오차 테스트가 수행됩니다. 스트레스 테스트는 62MHz의 주파수에서 수행 되었습니다.
결론
SATA 테스트 파형은 주로 HFTP, MFTP, LBP 및 FCOMP를 포함하며 그 중 HFTP, MFTP 및 LBP 는 PHY 및 TSG 테스트에 사용되고 FCOMP 및 수정된 LBP는 RSG 테스트 에 사용됩니다. 테스트하는 동안 테스트 모듈은 DUT IC 에 구축되어야 하며 적절한 설정을 통해 DUT를 사용하여 명령으로 테스트 파형을 생성하거나 명령을 파형 발생기로 대체할 수 있습니다.
참조
- UTD_1_6_Rev1_1 Released
- SerialATA_Revision_3_5a_Gold
- Altera Corporation Specifications and Additional Information
작성자
GRL 대만 테스트 엔지니어 Wu Minglun, Klay Wu
USB, SATA 및 PCIe 인터페이스에 대한 관련 테스트 경험을 바탕으로 고객이 USB-IF 인증을 받을 수 있도록 지원하고 있습니다.
이 문서의 사양과 설명은 예고 없이 변경될 수 있습니다.
출시 날짜 2022/06/13 AN-220613-TW
