采用Thunderbolt3.0的接口产品,性能上体验如何

本文将简要介绍如何为 Thunderbolt 3 的产品做好技术准备,希望能够对您有所帮助。一旦 Thunderbolt 3 规范公布,我们将分享更多测试细节。

 

首先分享一款小编参与研发的存储设备,采用的是Thunderbolt3.0的接口,早已经量产上市(可喜可贺)。

 

 雷电,英文名“Thunderbolt”,雷电模式是目前电脑上最快的数据传输方式,Thunderbolt 1技术宣称数据传输速度可达双向10Gbps(2013年新款Mac Pro搭载的Thunderbolt 2技术,宣称其支持双向20Gbps数据和4K视频传输),传输的速度快如闪电!相信大家手头上已有不少具备雷电接口的iMac、MacPro或者Macbook。这么高速的数据接口如果不好好去使用,实在是天大的浪费。

    那么,雷电接口的优势在哪里呢?

        1、数据传输速度高达10Gbps,为USB 2.0的20倍。从实用性的角度来讲,这意味着你可以在30秒内传输完一整张蓝光光盘,或者在几秒钟的时间内传输完2GB的视频。

        2、多显示器支持,由于可以单端口连接 6 个设备,理论上可以组织7屏工作平台。

        3、兼容大量设备:一个Thunderbolt接口既支持相对较新的DisplayPort显示器接口,也支持硬盘等设备所使用的PCI Express接口。支持PCIE意味着可以非常容易地开发其他接口的适配器,例如Thunderbolt和以太网转换器,或Thunderbolt和火线转换器等。

 

 

USB-C™接下来将如何发展?目前只是作为可选/交替模式的 Thunderbolt 3,在未来却有可能成为大势所趋。

除了 USB,Type-C 连接器还支持实施交替技术,例如,DisplayPort、Thunderbolt和 HDMI。

 

最近英特尔宣布的计划将彻底改变未来几代Type-C实施,本文我们将重点探讨此次宣布的计划中的两个关键点,以及它们对您的影响:

集成 Thunderbolt 的 CPU

Thunderbolt 开放规范

(更多新闻详情,请查看:https://newsroom.intel.com/editorials/envision-world-thunderbolt-3-everywhere/)

Thunderbolt 3 的采用遇到了一些阻力,包括其成本较高,属于专有技术,以及在 20 Gbps 速率时会出现严重的信号完整性(SI)问题。英特尔近日发布新闻称,将会通过减少成本和免除许可费,最终扫清推广 Thunderbolt 3 的前两个障碍。但是,使用无源电缆的高速20Gbps 链路本身固有的信号完整性问题仍未得到解决。

 

为了在 Thunderbolt 3 开发中占据先机,您首先应访问以下网址(https://thunderbolttechnology.net/),注册成为会员并获取最新的规范和一致性测试规范(CTS)。 获得会员资格后,您除了可以获取规范文件之外,还可以参加一年 3 次的插拔测试大会(Plugfest),其中您可以注册自己将要测试的产品,并获得技术的最新更新。

 

因为规范目前还未公布,我们将从以下视角了解 Thunderbolt 3:在有串扰的情况下,如何通过 80Gbs 端口发送、在无源电缆中传输并在另一端接收20Gbps 信号。这从本质上来说就是实施Thunderbolt 3 的挑战。

 

以往的Thunderbolt/Thunderbolt 2 技术测试相当简单,因为它们使用有源电缆,在发射机和接收机端的眼图是打开的。Thunderbolt3 采用无源电缆,这使测试变得极为复杂。

 

现在让我们来看看成功实施 Thunderbolt 3 所需的方法和测试。

 

发射机均衡

与 PCIe Gen 3 和 USB 3.1 Gen 2 一样,Thunderbolt 3 要求发射机均衡(TXEQ)来补偿通道损耗。首先,必须对一系列 Thunderbolt 3 发射机均衡预设组合进行表征,确保它们精确地为每个特定预设组合输出正确的前冲和去加重。下一步就是执行预设组合校准/优化,选择一个特定预设组合作为特定发射机实施的最佳预设组合。

接收机均衡

我们需要应用一系列 CTLE 直流增益来确定最佳性能。在确定最佳 CTLE 后,还需要应用最佳 DFE 来确定您的特定通道的最佳 RXEQ。当实施无源电缆用例时,未优化这一参数将导致信号传输失败。

前一代 10.3125 Gbps 兼容性

Thunderbolt 3 支持与使用适配器电缆连接的前一代 Thunderbolt2 产品进行互操作。其结果就是,您需要同时测试 TBT3-20.625 Gbps 速率的 Thunderbolt 和 10.3125 Gbps 速率的 Thunderbolt 2。

Type-C 运行

Thunderbolt 3 仅能在 Type-C 连接器上运行。因为 Type-C 连接器有 CC1 和 CC2 端,您需要同时测试 TX1/RX1 对,以及 TX2/RX 对――总共四个差分对。根据单端口、双端口或四端口实施的不同,您还需要测试额外的 Type-C 端口。

TP1/ TP3EQ 测试点

TP1 测试用例与使用无源电缆有关。当您的客户使用无源电缆时,TP3EQ 用例则派上用场。如果您的实施不支持直接访问 TP1,您必须对 TP1 通道实施去嵌入,从而避免在 20 Gbps 速率时的极大信号损耗。同样的,当您在 TP3EQ 上对 10G 或 20G 用例进行测试时,您必须实施或嵌入一致性电缆模型。

信号质量测试

乍一看,很多 Thunderbolt 3 测量似乎很熟悉——UI、SSC、上升/下降时间、抖动和眼图。然而,对于 SSC 相位斜率、CDR 阶数、锁相环环路带宽和阻尼、连续时间线性均衡器(CTLE)、判决反馈均衡(DFE)和不相关抖动等技术指标的基本测量方法,则非常独特并在一致性测试规范(CTS)中详细描述。

对 USB-PD 和其他技术的要求

如图 1 所示,Thunderbolt 3 提供的功率高达 100W。这是一项与 USB-PD 相关的能力。Thunderbolt 3 是在 USB Type-C 连接器上运行的交替模式。因此,它必须符合与 USB Type-C 和 USB-PD 规范相关的规则和测试要求。这两种规范的详情,可前往 USB-IF 网站查看:www.usb.org。(图 1 还显示Thunderbolt 要求实施 USB 和 DP。了解 USB 测试详情,请访问:www.usb.org。了解 DP 详情,请访问:www.vesa.org。)

 

图 1. Thunderbolt 3 技术(图片由 Thunderbolt 技术社区提供)

 

ThunderboltTM 3

The  USB-C that does it all

More  Speed

More  Pixels

More  Power

More  Protocols

40  Gbps

Two  4K

Up  to 100W

ThunderboltTM 3

全能型 USB-C

速度更快

像素更多

功率更大

支持更多协议

40  Gbps

两台 4K 显示屏

高达 100W


下为一套Thunderbolt的测试方案:

 

USB Type-C™ 和 USB-C™ 是 USB 应用厂商论坛的商标

Thunderbolt™ 是 Thunderbolt 技术社区的商标

原文标题:【膜拜】40Gbps的传输接口----雷电(Thunderbolt)接口

文章出处:【微信号:SI_PI_EMC,微信公众号:信号完整性】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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