Browse All Categories
By GRL Team on 7월 18, 2022

SATA 테스트 파형 및 전기 테스트 소개

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:
    1. Jitter measurements
    2. Physical connection media tests
    3. Electrical parameter testing
  • Compliant patterns:
    1. Frame Error Rate testing
    2. 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.

圖片1

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.

圖片2

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.

圖片3

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.

表1

표1: Non-compliant patterns 요약

 

圖片4

그림4HFTP(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 .

  1. 전기적 기본 특성(Phy general)
  2. Phy 전송 신호
  3. 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.

表2

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.

表3

표3: TSG 항목 및 사양

 

최대 차동 전압 진폭(Maximum Differential Voltage Amplitude) 및 Emphasis  측정은 Gen3를 지원하는 제품에만 해당되며 MFTP 테스트 모드를 사용하여 측정해야 합니다.

表4

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 1033625(MHz)에 대해 지터 허용 오차 테스트가 수행됩니다. 스트레스 테스트는 62MHz의 주파수에서 수행 되었습니다.

 

결론

SATA 테스트 파형은 주로 HFTPMFTPLBP 및 FCOMP를 포함하며 그 중 HFTPMFTP 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

  1. UTD_1_6_Rev1_1 Released
  2. SerialATA_Revision_3_5a_Gold
  3. 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.

 

자세한 내용은 GRL에 문의해주십시오

이 문서의 사양과 설명은 예고 없이 변경될 수 있습니다.                       

출시 날짜 2022/06/13 AN-220613-TW

Published by GRL Team 7월 18, 2022