Một bo mạch chủ có cổng PCIe 4.0 có thể chạy tốt trên bàn thử, rồi báo lỗi liên kết khi gắn vào máy của khách hàng: đường mạch dài hơn, card dùng vật liệu rẻ hơn, nguồn nhiễu hơn. Chuẩn PCIe, USB hay SATA lường trước chuyện này bằng một bài kiểm thử bộ thu: đưa vào cổng nhận một tín hiệu đã bị làm xấu có kiểm soát, rồi đếm xem có bit nào sai. Thiết bị làm việc đó là máy đo tỷ lệ lỗi bit (BERT). Bài này đọc kỹ data sheet Keysight M8020A, dòng J-BERT hiệu năng cao tới 16,2 Gb/s, để trả lời ba câu hỏi: máy đo những gì, cấu hình ra sao và khi nào nên chọn dòng khác.
Máy đo tỷ lệ lỗi bit là gì và vì sao cần cho kiểm thử bộ thu?
Máy đo tỷ lệ lỗi bit gồm hai nửa: bộ phát mẫu (pattern generator) gửi chuỗi bit đã biết vào thiết bị cần đo (DUT), và bộ phân tích lỗi (error detector) so chuỗi bit nhận về với chuỗi gốc. Tỷ lệ lỗi bit (BER) là số bit sai chia cho tổng số bit. Các chuẩn nối tiếp tốc độ cao thường đặt mục tiêu BER 10−12, tức không quá một bit sai trên một nghìn tỷ bit.
Con số này quyết định thời gian đo. Theo thống kê, muốn khẳng định BER ≤ 10−12 với độ tin cậy 95 % mà không thấy lỗi nào thì phải truyền khoảng 3 × 1012 bit. Ở 16 Gb/s, việc đó mất khoảng 190 giây cho một điểm đo. Một đường cong dung sai jitter có hàng chục điểm, nên máy đo phải tự động hoá được cả quy trình, không chỉ đếm lỗi nhanh.
Máy hiện sóng cho thấy mắt tín hiệu ở bên phát. Còn bộ thu thì phải được thử bằng cách cho nó nhận dữ liệu thật trong điều kiện xấu nhất mà chuẩn cho phép. Vì thế bài đo bộ thu cần một máy đo tỷ lệ lỗi bit biết tạo jitter, suy hao kênh và nhiễu đã hiệu chuẩn. Nếu bạn mới làm quen với jitter và mắt tín hiệu, bài đo jitter và eye diagram cho tín hiệu tốc độ cao là phần nền nên đọc trước.
Keysight M8020A J-BERT gồm những gì?
Theo data sheet J-BERT M8020A (5991-3647, v9.0), Keysight M8020A là một hệ module đặt trong khung AXIe 5 khe Keysight M9505A. Module M8041A (3 khe) chứa tới 2 kênh BERT cùng bộ tạo clock; module mở rộng M8051A (2 khe) thêm 2 kênh nữa. Một khung máy vì vậy có từ 1 tới 4 kênh, tốc độ 256 Mb/s tới 8,5 Gb/s hoặc tới 16,2 Gb/s tuỳ option. Thêm đầu phát M8062A thì cấu hình 1 kênh lên được 32 Gb/s. Định dạng dữ liệu là NRZ.
Ảnh sản phẩm trong bài là cấu hình 4 kênh đúng như mô tả: M8051A ở trên, M8041A ở dưới, module hệ thống ở đáy khung. Trên trang sản phẩm M8020A, Keysight xếp máy vào nhóm XE8-class của dòng M8000 và vẫn nhận báo giá. Tại Việt Nam, Techmaster cung cấp hệ thống BERT J-BERT Keysight M8020A chính hãng.
M8020A làm xấu tín hiệu như thế nào để thử bộ thu?
Điểm khác biệt của M8020A là mọi nguồn gây xấu tín hiệu đều nằm sẵn trong máy và đã được hiệu chuẩn. Bàn đo cũ phải ghép thêm bộ tạo jitter, bộ cộng nhiễu, bộ nhân clock và bộ cân bằng rời. Data sheet liệt kê các khối sau:
- Jitter: với option 0G3, máy tạo jitter tuần hoàn tần số thấp (100 Hz – 10 MHz), jitter tuần hoàn tần số cao PJ1 và PJ2 (1 kHz – 500 MHz), jitter ngẫu nhiên RJ tới 72 mUI rms, jitter không tương quan có giới hạn (BUJ) và Clock/2 jitter. Tổng jitter tần số cao tối đa 1 UI đỉnh-đỉnh (ở tốc độ trên 1 Gb/s).
- De-emphasis 8 tap (option 0G4): post-cursor 1 tới ±20 dB, pre-cursor 1 tới ±12 dB, giả lập bộ cân bằng phía phát.
- ISI tích hợp (option 0G5, module có số serial từ DE55300500; máy cũ cần nâng cấp UG5 tại nhà máy): giả lập suy hao của đường mạch, đầu nối và cáp cho tốc độ trên 5 Gb/s; nhập được file S-parameter của kênh thật.
- Nhiễu mức chế độ chung (CMI) và vi sai (DMI) với option 0G7; SSC dạng tam giác hoặc tuỳ ý với option 0G3.
Ở phía nhận, bộ phân tích có độ nhạy điển hình 50 mV (40 mV ở chế độ độ nhạy cao), CDR từ 1,0125 tới 16,2 Gb/s với băng thông vòng chỉnh được trong khoảng 102 kHz – 20 MHz tuỳ tốc độ dữ liệu. Option 0A3 thêm CTLE với các preset PCIe 3.0/4.0 và USB 3.0/3.1, nên vẫn đo được BER khi mắt tín hiệu đã đóng. Bộ nhớ chụp tới 2 Gbit mỗi kênh giúp xem chính xác bit nào sai.
Link training tương tác giúp gì cho kiểm thử PCIe và USB?
Từ PCIe 3.0 trở đi, hai đầu liên kết phải thương lượng hệ số cân bằng trước khi truyền dữ liệu, và bộ thu đóng vai chủ động. Muốn đưa bộ thu vào chế độ loopback để đếm lỗi, BERT phải hiểu giao thức tầng thấp và đổi de-emphasis khi DUT yêu cầu. M8020A làm được việc này: data sheet ghi máy có thể “behave like a real link partner”. Các option cụ thể:
- 0S1: link training PCIe 8 GT/s, kiến trúc clock tham chiếu chung; dùng cho cả root complex lẫn endpoint.
- 0S45: PCIe 8 GT/s và 16 GT/s.
- 0S35: USB 3.0 và USB 3.1, cho cả cổng upstream và downstream.
- 0SX: thương lượng cân bằng phía phát với DUT 10GBASE-KR (phải tắt timeout trên DUT). 25GBASE-KR và 100GBASE-KR4 dùng option riêng và cần cấu hình 32 Gb/s.
Mỗi option link training hỗ trợ một kênh. Để bắt lỗi ở tầng giao thức sau khi liên kết đã lên, nhiều phòng lab ghép thêm máy phân tích giao thức PCIe Keysight U4301B.
Chọn cấu hình M8020A thế nào cho đúng chuẩn cần đo?
Data sheet đưa ra ba cấu hình gốc: M8020A-BU2 (16 Gb/s, 1–2 kênh, dùng PC ngoài), M8020A-BU3 (16 Gb/s, 3–4 kênh, PC nhúng chạy Windows 10) và cấu hình 32 Gb/s 1 kênh với M8062A. Theo data sheet, mọi option và module đều nâng cấp được, nên cách chọn hợp lý là đi từ chuẩn cần đo hôm nay:
- PCIe 3.0/4.0: C16 (16,2 Gb/s), 0G3 (jitter), 0G4 (de-emphasis), 0G5 (ISI), 0G6 (nhân clock tham chiếu 100 MHz), 0G7 (nhiễu CMI/DMI), 0A3 (CTLE) và 0S45 (link training).
- USB 3.0/3.1, SATA/SAS, DisplayPort: tương tự, thay option link training cho USB bằng 0S35.
- MIPI M-PHY, SD UHS-II: bộ nhân clock tham chiếu có preset riêng cho từng tốc độ.
- Đo nhiều lane hoặc xuyên âm: thêm kênh thứ hai (0G2/0A2) hoặc module M8051A.
Phần mềm tự động hoá N5990A có gói riêng cho bài đo bộ thu PCIe, USB, SATA, Thunderbolt, SAS, DisplayPort và MIPI M-PHY. Keysight còn liệt kê ứng dụng kiểm thử bộ thu DDR5 M80885RCA hỗ trợ M8020A. Để tái tạo suy hao kênh theo đặc tả, data sheet gợi ý bộ kênh ISI M8048A.
Khi nào nên chọn M8040A thay vì M8020A?
M8020A là BERT NRZ. Các thế hệ dùng điều chế PAM4, như PCIe 6.0 hay Ethernet 400G, cần hệ thống BERT tốc độ cao Keysight M8040A tới 64 GBaud; bài kiểm thử PCIe 6.0 với BERT M8040A phân tích bài toán đó. Nếu sản phẩm của bạn dừng ở PCIe 4.0, USB 3.x, SATA hay 10 GbE, M8020A vẫn là lựa chọn gọn: một khung máy, tới 4 kênh 16 Gb/s, mọi nguồn ép tín hiệu đã hiệu chuẩn sẵn. Với 25GBASE-KR/100GBASE-KR4, M8020A cần cấu hình 32 Gb/s 1 kênh với M8062A.
Ở phía phát, mắt tín hiệu được đo bằng máy hiện sóng lấy mẫu như Keysight DCA-X 86100D. Data sheet M8020A cũng dùng DCA-X để định nghĩa thông số biên độ và thời gian chuyển mức. Trước khi lên máy đo, kênh truyền nên được mô phỏng theo bài mô phỏng toàn vẹn tín hiệu kênh SerDes bằng IBIS-AMI và đo đồ gá theo de-embedding theo IEEE 370.
Vì sao kiểm thử bộ thu quan trọng với ngành bán dẫn Việt Nam?
Theo Trung tâm WTO và Hội nhập (VCCI), kim ngạch xuất khẩu máy vi tính, sản phẩm điện tử và linh kiện tính đến trung tuần tháng 12/2025 đạt gần 102 tỷ USD, chiếm tỷ trọng cao nhất trong cơ cấu xuất khẩu. Ở phía chính sách, Quyết định 1018/QĐ-TTg đặt mục tiêu đến 2030 có ít nhất 100 doanh nghiệp thiết kế chip và 10 nhà máy đóng gói, kiểm thử.
Khi doanh nghiệp chuyển từ lắp ráp sang thiết kế chip, bo mạch và thiết bị mạng, cổng PCIe, USB hay Ethernet trên sản phẩm phải qua bài đo tuân thủ trước khi xin chứng nhận. Có sẵn máy đo tỷ lệ lỗi bit trong nước giúp nhóm thiết kế sửa lỗi bộ thu sớm, thay vì gửi mẫu ra nước ngoài rồi chờ kết quả. Techmaster hỗ trợ tư vấn cấu hình, cho thuê hoặc trình diễn, hiệu chuẩn định kỳ (data sheet khuyến nghị chu kỳ 1 năm) và đào tạo vận hành. Xem thêm các giải pháp tại trang Keysight tại Techmaster.
Câu hỏi thường gặp
Máy đo tỷ lệ lỗi bit Keysight M8020A đạt tốc độ tối đa bao nhiêu?
Module M8041A và M8051A chạy từ 256 Mb/s tới 8,5 Gb/s (option C08) hoặc tới 16,2 Gb/s (option C16). Thêm đầu phát M8062A thì cấu hình 1 kênh đạt 32 Gb/s. Định dạng dữ liệu NRZ.
Một khung M8020A có bao nhiêu kênh BERT?
Từ 1 tới 4 kênh trong khung AXIe 5 khe M9505A: module M8041A có tới 2 kênh kèm bộ tạo clock, module M8051A thêm 2 kênh. Cấu hình BU2 có 1–2 kênh, BU3 có 3–4 kênh và PC nhúng.
M8020A có hỗ trợ kiểm thử bộ thu PCIe 4.0 không?
Có. Option 0S45 cung cấp link training tương tác cho PCIe 8 GT/s và 16 GT/s, bộ nhân clock tham chiếu có preset PCIe 4 ở 16 Gb/s, và CTLE có preset PCIe 4.0. Phần mềm N5990A-101 tự động hoá bài đo bộ thu PCIe.
Khi nào nên chọn M8040A thay vì M8020A?
Khi cần đo tín hiệu PAM4 như PCIe 6.0 hoặc Ethernet 400G. M8020A là BERT NRZ tới 16,2 Gb/s, hoặc 32 Gb/s với M8062A; M8040A là dòng BERT tới 64 GBaud cho PAM4 và NRZ.
Cần cấu hình máy đo tỷ lệ lỗi bit cho chuẩn PCIe, USB hay Ethernet của bạn? Liên hệ Techmaster, nhà phân phối Keysight tại Việt Nam, để được tư vấn cấu hình, báo giá và lịch trình diễn Keysight M8020A.
Nguồn tham khảo
- Keysight, J-BERT M8020A High-Performance BERT, data sheet 5991-3647 (v9.0).
- Keysight, High-Performance BERTs: M8020A, trang sản phẩm.
- Trung tâm WTO và Hội nhập (VCCI), Thấy gì từ việc xuất khẩu máy tính, điện tử vượt mốc 100 tỷ USD, 24/12/2025.
- VnEconomy, Quyết định 1018/QĐ-TTg về Chiến lược phát triển công nghiệp bán dẫn, 22/09/2024.
