【专题】全球最全面的 PCIe 6.0/CXL 3.0 测试工具方案探讨汇总
2025-09-01 11:47:51
随着 PCI Express 6.0 和 CXL 3.0 新标准的推出,业界对测试工具的需求达到了前所未有的广度和深度。从协议分析到存储性能测试,再到电源和信号完整性验证,一个完整的测试环境需要多种专业设备。经过调研和实践,我发现目前能够提供全系列 PCIe 6.0/CXL 3.0 测试工具的供应商并不多,而位于经济中心上海的 Saniffer 脱颖而出,集成了业界最全面的解决方案,真正做到“一站式”满足新一代高速接口的测试需求。下面我将作为一名工程师,从个人使用和总结的角度,将这些工具分为五大类进行介绍,并强调为何说Saniffer 提供了全球最全的 PCIe 6.0/CXL 3.0 测试工具组合,没有之一。

1. PCIe 6.0/CXL 3.0 协议分析仪、协议发生器和兼容性测试套件 (SerialTek)

调试 PCIe 6.0 和 CXL 协议层问题,需要强大的协议分析仪和协议发生器(也称训练器或测试仪)。SerialTek Kodiak系列PCIe 6.0/CXL 3.0协议测试系统就是这一领域的代表。它集协议分析和协议发生功能于一身,能够捕获高速链路上的数据并生成各种协议流量,用于验证设备的协议兼容性。

SerialTek Kodiak 具有业内领先的硬件配置和功能:

  • 超深捕获缓冲和存储: 配备高达256GB(部分型号达288GB)的捕获缓冲区,能够长时间记录PCIe 6.0 x16链路上的海量数据而不丢失细节。内部集成8TB SSD用于Trace存储,可直接在设备上保存和回放抓取的数据。

  • 协议触发和解析: 支持丰富的触发条件、过滤器和实时解析功能,能针对特定事件(例如链路训练、错误包)精准触发捕获,帮助工程师快速定位问题根源。

  • 多协议和边带支持: 除了PCIe 6.0和CXL 3.0本身,还支持NVMe、SMBus、DOE/IDE等协议以及所有相关边带信号的解析,适用于调试复杂的PCIe/CXL设备和SSD。

  • 协议产生和兼容性测试: 作为协议发生器,Kodiak 测试仪能够模拟主机或设备,与被测设备进行交互。这使开发者在缺乏真实PCIe 6.0主机/设备的早期阶段,就能对产品进行联调和验证。例如,它内置了针对 CXL 和 PCIe 标准的兼容性测试套件(CTS),涵盖链路层、事务层的一系列规范测试,实现对设备协议符合性的自动验证。

  • 易用的界面与自动化: Kodiak 提供基于 Web 浏览器的 BusXpert 图形界面,也支持脚本和 REST API 自动化控制,方便工程师在本地或远程协作查看Trace、统计分析,或编写脚本自动执行测试。支持多用户同时访问同一台分析仪,共享数据抓取和分析,加速团队调试。

  • 便携紧凑: 整套系统设计紧凑自带便携拉杆箱,方便携带到现场实验室。即使跑在 x16 64GT/s 链路上,Kodiak 的捕获和分析能力也保持稳定可靠。

总的来说,SerialTek Kodiak PCIe 6.0 协议分析/发生系统为调试高速PCIe/CXL提供了“望、闻、问、切”式的全方位工具。在实际项目中,我们曾使用 Kodiak 成功捕获并解析链路训练过程中的细微问题,并利用其发生器模式模拟异常场景进行复现验证,极大提高了调试效率。作为当前业界少数支持PCIe 6.0/CXL 3.0的协议分析仪之一,Kodiak系列在功能完整性和易用性上给我们留下深刻印象。同时,业内顶流公司Nvidia也选择了SerialTek全套分析仪+训练器+CTS,这从侧面也说明了其技术实力。

SerialTek Kodiak PCIe 6.0/CXL 3.0 协议分析仪和发生器▲ SerialTek Kodiak PCIe 6.0/CXL 3.0 协议分析仪/训练器,它集成了分析和流量产生功能,并拥有业界领先的捕获深度和存储容量。

2. PCIe 6.0 NVMe SSD测试系统 (SanBlaze)

针对 NVMe 固态硬盘的性能、协议和特性测试,SanBlaze 提供了新一代的 PCIe 6.0 SSD 测试平台。随着企业级 SSD 进入 PCIe 5.0 甚至 6.0 时代,其高速性能和复杂功能(如多命名空间、双端口、低功耗状态等)都需要专业的测试工具来验证。SanBlaze 的解决方案正是为此设计。

SanBlaze 于 2024 年发布了业界首批支持 PCIe 6.0 的 NVMe SSD 验证测试系统。主要产品包括机架式的大容量测试平台和桌面式开发测试机两类:

  • SBExpress-RM6 机架式系统: 一台16盘位的企业级 NVMe test appliance,支持从 PCIe Gen1 到 Gen6 各代速率的 SSD。该平台向下兼容SanBlaze早期的Gen5、Gen4系统,软硬件无缝升级到Gen6。当下即使市面上的PCIe 6.0 SSD还在少量预研阶段,SBExpress-RM6已经为未来做好准备,用户投资可获得充分保护。

  • SBExpress-DT5+ 桌面型系统: 面向开发工程师的桌面NVMe测试机,体积小、噪音低但功能强大,也具备PCIe 6.0协议兼容能力。它支持同时测试企业级和客户端SSD,单机自带完整测试软件,非常适合研发人员在办公桌上对SSD样品进行深入测试,无需占用大型机架设备。

不论是机架式还是桌面式,这两类系统均搭载了 SanBlaze 著名的“Certified by SANBlaze” (SBCert™) NVMe兼容性测试套件。这套测试脚本库涵盖了NVMe协议各层的符合性检查,从基本读写性能到异常掉电重连,从OCP标准测试到低功耗状态切换,一应俱全,堪称各代NVMe测试的行业标杆。通过自动化的测试用例,QA和验证团队能够快速发现SSD固件和硬件中的问题。此外,SanBlaze系统还支持用户编写自定义测试脚本,满足特定测试需求。

在实际使用中,我们将多块PCIe 5.0/6.0 SSD插入 SBExpress-RM 系统,通过其统一界面批量执行读写IO性能测试、长时间压力测试以及掉电数据保护测试。相比以往靠改装PC进行SSD测试的方法,SanBlaze系统提供了高度可控的测试环境和详尽的日志记录,使我们对SSD的各项指标有了明确量化。在PCIe 6.0即将来临之际,有了这样的测试平台,存储厂商和数据中心用户都可以提前做好准备。

SanBlaze SBExpress-RM6 机架式 PCIe 6.0 NVMe SSD 测试系统▲ SanBlaze SBExpress-RM6 机架式 Gen6 NVMe SSD 测试系统(16盘位),可用于企业级SSD的大批量验证测试;SanBlaze还提供桌面型的SBExpress-DT5+,便于开发阶段的灵活测试。

3. PCIe 6.0 热插拔与电源故障注入、电压偏移及功耗分析工具 (Quarch)

在实际系统中,PCIe设备不仅需要通过协议和性能测试,还必须经受热插拔、电源异常、信号扰动等严苛考验。例如,在服务器中更换一块PCIe 6.0 SSD,是否会影响系统稳定?设备在电压跌落或瞬断时能否正常恢复?这些问题都需要专门的工具来模拟和验证。Quarch Technology 提供了一系列模块化的解决方案,涵盖从热插拔故障注入到电压Margining和功耗监测等多个方面。

3.1 热插拔与故障注入模块

Quarch 的热插拔和信号故障注入工具(又称 “信号断路器” 或 Breaker Modules)可以模拟各种物理层异常情况。例如,它能够以编程控制方式插拔一块PCIe卡或NVMe硬盘,并在毫秒级精度下断开/恢复 PCIe 信号,实现真实的热插拔测试。还可以制造瞬时信号中断(glitch)、Lane宕机等故障来验证设备和系统的健壮性。

Quarch 提供不同接口形式的热插拔测试模块,包括标准插槽型(如PCIe CEM卡插槽)和直连驱动器型(如U.2、M.2、EDSFF等SSD插槽)等。这些模块通常搭配 Quarch 的管理模块(Torridon 系统)使用,可扩展控制多达上千个通道,非常适合大型存储阵列或服务器集群的批量测试。值得一提的是,Quarch 的热插拔测试已成为 NVMe 行业的事实标准——在 UNH-IOL 等机构组织的 NVMe Plugfest 兼容性测试中,Quarch模块是指定用于验证SSD热插拔和异常掉电恢复的工具。通过自动循环上千次插拔测试,我们能够发现设备在反复掉电、复位过程中是否有偶发性失败,从而提高产品可靠性。

3.2 电压拉偏(Margining)与可编程电源模块 (PPM)

除了信号层面的故障,供电质量对PCIe 6.0设备的稳定运行也至关重要。Quarch的可编程电源模块 (Programmable Power Module, PPM) 系列为测试电压裕度和上电异常提供了解决方案。PPM本质上是一个可控制电源输出的模块,支持SAS/SATA、PCIe等多种接口电压轨。通过PPM,工程师可以对被测设备施加各种电源干扰情景,例如:

  • 电压偏移:将设备供电电压在额定值上下拉偏一定百分比(如±5%),测试设备在电压高低极限下能否正常工作。

  • 掉电测试(Brown-out):模拟电源电压缓慢下降直至掉电的过程,观察设备的掉电数据保护机制是否有效。

  • 瞬间断电:快速关闭并恢复电源,考察设备在瞬断后的重启是否正常。

  • 电源纹波/噪声:叠加可控的纹波噪声信号在直流供电上,验证设备的电源滤波和抗干扰能力。

Quarch PPM 可以精确控制上述过程的时序和幅度,并记录下电压、电流的变化轨迹。大多数 PPM 同时具备电源测量功能——支持双路电源轨的电压、电流、功率实时采集。例如,我们使用 Quarch PPM 对一款PCIe 5.0 SSD进行了电压裕度测试,发现当供电降至额定值的92%时设备仍能运行,但降至90%时开始频繁复位。这为硬件工程师调整电源设计提供了依据。

Quarch 提供适配各种连接形式的电源注入夹具 (Power Injection Fixture) 与 PPM 配合使用,方便将PPM串接到目标设备的供电路径中。例如针对新型的 EDSFF E1.S/E3.S SSD,Quarch 有专门的直插式电源夹具,支持 PCIe 5.0/6.0 的供电规格。通过选择合适的夹具,PPM 可以无缝接入U.2、M.2、PCIe插槽等不同接口,对任意形式的设备进行电源Margining和故障测试。

3.3 功耗分析与长时间记录 (PAM)

如果说 PPM 更侧重于施加电源干扰和测试设备应变能力,那么 Quarch 的功率分析模块 (Power Analysis Module, PAM) 则专注于对设备功耗和状态的长期监测。PAM是一款独立的功耗/sideband边带信号监测工具,它通过一个插入式夹具连接在主机和设备之间,在不影响设备正常供电和信号的情况下,精准测量供电的实时电压、电流以及关键边带信号的状态变化。

使用 PAM,我们可以在真实系统中对PCIe设备进行“心电图”式的监测。例如,在一台服务器主板上插入一块支持热插拔的PCIe 6.0网卡,通过 PAM 的夹具连接该网卡槽位。PAM会持续记录网卡在各种业务负载下的瞬时功耗变化、12V/3.3V电流曲线,以及PERST#、CLKREQ#等边带信号何时被拉高拉低等事件。这些数据可以帮助我们了解设备的功耗峰值、平均功耗,以及进入低功耗状态时的行为。

Quarch PAM 功率分析模块与PCIe Gen6 EDSFF测试适配卡▲ Quarch Power Analysis Module (左侧白色盒体) 连接到PCIe Gen6 EDSFF测试适配卡(右侧蓝色板卡)上,对SSD运行过程中的功耗、电压及边带信号进行精准记录分析。

PAM 的强大之处在于其高精度和高速采样能力。根据 Quarch 提供的数据,PAM 的电流测量精度可达100微安级别,采样率高达每4微秒一次。这意味着哪怕是很短的功耗尖峰事件,PAM 也不会错过记录。更妙的是,PAM 与 SerialTek Kodiak 分析仪能够无缝联动:在 Kodiak 的PCIe协议Trace时间轴上直接叠加PAM的电压、电流变化数据。由此,工程师可以将功耗波动与协议事件对照分析——例如某条NVMe命令导致了电流突增,从而推测出固件行为与功耗的关联。

通过 Quarch 的这些工具,我们在实验室中打造了一个接近真实环境的应力测试平台。热插拔模块反复验证设备的物理连接可靠性,PPM 模拟各种极端供电条件,而 PAM 则连续记录设备的功耗轨迹。一系列测试下来,许多潜在问题(如接触不良导致的瞬断、某电源管理bug引起的异常功耗)都能及早暴露并加以改进。这套组合为确保PCIe 6.0设备在严苛环境下依然稳定可靠提供了保障。

4. PCIe 6.0 测试环境搭建相关硬件 (SerialCables)

在完成协议、功能和电源层面的验证后,要搭建一个端到端的 PCIe 6.0 测试环境,我们还需要各种连接和适配硬件。在现阶段,消费级的PCIe 6.0主板和设备还没有起步,因此工程测试往往需要借助专用的转接板、线缆和扩展卡来连接现有平台与新一代设备。SerialCables 公司专注于高速接口的配套硬件,提供了齐全的 PCIe 5.0/6.0 开发组件,包括Switch板卡、Retimer/Redriver信号调理板、各类高速线缆和转接卡等。在组建PCIe 6.0测试平台时,这些产品是不可或缺的“基建”。

SerialCables PCIe 6.0 主机交换卡 (集成Broadcom Atlas 3开关芯片)▲ SerialCables 开发的PCIe 6.0 x16主机交换卡,搭载Broadcom Atlas 3 (PEX 90000系列)交换芯片,可将PCIe Gen6信号从主机引出,提供多端口高速连接,用于构建PCIe 6.0测试拓扑。

下面分几个类别介绍搭建PCIe 6.0测试环境用到的关键硬件组件:

4.1 PCIe 6.0 主机卡 (Switch Card)

要在没有PCIe 6.0 CPU的情况下搭建高速测试环境,Switch卡是核心部件之一。SerialCables 与 Broadcom 合作推出了基于最新“Atlas 3” PCIe 6.0交换芯片的主机板卡。该板卡可以插入现有PCIe插槽(如Gen5主板),通过板载的Atlas 3芯片扮演PCIe Switch的角色,将下游端口提升到PCIe 6.0速度。

以 SerialCables 的一款 x16交换板为例,它在一条PCIe Gen5 x16上集成了Atlas 3开关,提供四个Gen6 x8的MCIO接口和一个Gen6 x16边沿插槽接口。这意味着虽然主板本身还是PCIe 5.0,但通过这块交换板连接的设备却可以在板上局部组成PCIe 6.0网络运行。我们曾使用这块板卡在一台Gen5服务器上连接了数块PCIe 6.0测试设备,实现了提前部署Gen6环境的目的——无需等待下一代CPU平台,就能够对Gen6设备进行互连测试。

除了提升速率,Atlas 3开关板还支持丰富的高级功能,例如多端口灵活拆分、NTB端口(Non-Transparent Port)用于双主机互通、DMA引擎以及对热插拔的原生支持等。这些特性对于复杂的测试拓扑(如双主机冗余访问同一组设备)非常有用。板载还有一个小型管理微控制器,可通过命令行配置监控开关状态。需要注意的是,由于PCIe插槽供电能力有限,Atlas开关板通常需要外接辅助电源供电(例如直连电源供应器的12V接口),以满足高速芯片的功耗需求。

4.2 PCIe 6.0 Retimer 重定时中继卡

PCIe 6.0 的信号速率高达64 GT/s,一米以内的线路传输都充满挑战。如果需要延长连接距离或在复杂链路下保证信号质量,就需要Retimer(重定时转发器)。Retimer是一种主动信号调理芯片,能够恢复和重定时PCIe信号,从而延长链路距离且不改变协议属性。

目前市面上已经有厂商推出PCIe 5.0/6.0 Retimer芯片,例如Phison的PS7261是一款16通道PCIe 6.0/CXL 3.0 Retimer IC,还有下面采用Broadcom Gen6 retimer的板卡。SerialCables 等公司基于这些Retimer芯片开发了插卡式或线缆式的Retimer模块,可插在PCIe链路中间起到信号中继放大作用。典型应用是在主机和设备之间加一块Retimer卡,尤其当中间经过连接器、背板等导致信号损耗较大时,Retimer可以确保链路训练顺利通过64GT/s的严苛要求。

我们在测试中曾遇到这样情况:某PCIe 6.0设备通过一条长延长线连接到主机,直接链路训练失败。但在中间加入一枚Retimer板卡后,链路稳定建立,并通过了所有Gen6速率的稳压测试。这充分说明Retimer对于超长距离或非理想信道的作用。需要注意Retimer本身需要配置,其透明转发模式下对上层软件无感知,但也可以通过I2C进行状态监控和固件更新。

4.3 PCIe 6.0 Redriver 信号放大卡

Redriver(重驱动/线性放大器)也是一种用于延长高速信号传输的小型器件。与Retimer不同,Redriver是模拟放大器,只对信号进行均衡和增益补偿,并不重新恢复时钟域或协议握手。对于PCIe 6.0这种PAM4信号来说,Redriver的作用有限,一般仅适用于非常短距离的补偿。

SerialCables 也提供了一些PCIe 5.0/6.0 Redriver转接板,用于简单场景下的信号增强。比如当主板插槽到测试插卡之间有一个转接连接器,可以在转接板上集成Redriver来补偿插损。不过,随着速率提升,Retimer将逐渐取代Redriver成为主流。

4.4 PCIe 6.0 高速线缆与延长连接

在搭建测试环境时,各类高速线缆和延长线也是不可少的环节。PCIe 6.0引入了一些新型连接器标准,如MCIO和EDSFF驱动直连接口等。这些线缆需要满足64GT/s的信号要求。

SerialCables 提供多种规格的Gen5/Gen6高速线缆组件。例如用于主机板与设备板之间的MCIO-to-MCIO高速线缆,以及MCIO转传统PCIe CEM插槽的延长线等。还有用于将OCP NIC 3.0网卡引出的SFF-TA-1023接口转接为标准PCIe槽位的转接线缆等。这些线缆都经过精心的信号完整性设计,并在出厂前通过眼图测试,确保在PCIe 5.0/6.0速率下仍具有足够的信噪比裕度。

我们实验室曾使用SerialCables提供的一款x8 MCIO高速线缆,将PCIe 6.0信号从机箱内引出到机箱外部的测试治具上,线长约50厘米。借助线缆自带的均衡调节,我们成功跑通了64GT/s全双工通信,其插入损耗在Retimer补偿下得到完全恢复。这类高品质线缆为灵活搭建各种测试拓扑提供了可能。

4.5 各类 PCIe 6.0 转接卡

为了适配不同形态的设备,转接卡也是常用工具之一。SerialCables 推出了多种 PCIe 5.0/6.0 转接板卡,例如:

  • EDSFF 转接: 用于在标准PCIe插槽与EDSFF E1.S/E3.S SSD之间进行适配的转接卡(如前述带 Quarch 接口的垂直转接板)。

  • U.2/U.3 转接: 将U.2/U.3 SSD连接到PCIe插槽或 M.2 插槽的适配卡。

  • M.2 转接: 将 M.2 NVMe SSD 通过延长板连接到标准PCIe槽位,便于台式机测试 M.2 设备。

  • CEM 插槽转接: 一些PCIe插槽延长卡,带有测试点测量、热插拔开关等,用于在插槽层面对设备进行调试的卡板。

这些转接卡通常设计为低损耗,并提供必要的供电和信号引出,使开发者可以方便地在不同接口之间对接PCIe 6.0设备。例如,在没有EDSFF底板的情况下,可以用一块“PCIe x16转EDSFF”的转接卡将EDSFF SSD插到普通主板上进行测试。这些板卡种类很多,感兴趣的话可以参考本文底部的测试工具白皮书下载,参考其chapter 11章节查找细节。

4.6 PCIe 6.0 网卡 (NIC)

网络接口卡是另一类重要的PCIe设备。在新一代数据中心中,NIC 往往需要提供超高带宽,因此率先拥抱PCIe 6.0以满足CPU和网络之间的数据吞吐需求。当前已经有厂商展示了PCIe 6.0接口的以太网网卡原型。例如,SerialTek 曾发布一款面向OCP 3.0规范的PCIe 6.0就绪NIC适配器,用于其协议分析系统的互连测试。

对于测试来说,PCIe 6.0 NIC 可以作为一个很好的数据流量源。在实验室中,我们可能使用一块支持PCIe Gen6的高速网卡(如400GbE或800GbE网卡)来产生持续的大流量数据,以验证另一端存储设备或加速器在高压力I/O下的稳定性。如果没有现成的PCIe6网卡,也可以采用PCIe 5.0网卡在较高链路裕度下运行,或利用前述交换/Retimer方案把多片PCIe 5.0 NIC组合成一个64GT/s链路的测试负载。

总之,随着PCIe 6.0生态的逐步完善,我们预计会看到越来越多原生Gen6接口的NIC面世。Saniffer可提供这些新型网卡或相关测试方案,帮助用户在网络和存储融合的场景下验证PCIe 6.0的性能优势。

4.7 PCIe 6.0 SSD 存储设备

最后,在整个测试环境中当然也少不了真正的PCIe 6.0 SSD设备作为被测对象。虽然截至目前PCIe Gen6的商用SSD刚起步,但已有头部厂商公开了相关产品计划。美光科技近期宣布了业界首款面向数据中心的 PCIe 6.0 固态硬盘原型,其顺序读取速度高达28 GB/s,并使用了美光第9代QLC NAND闪存。这预示着企业级SSD即将迈入64GT/s时代。

Saniffer 建议在拿到这类Gen6 SSD后可以重点关注:

  • 基本性能提升:与PCIe 5.0 SSD相比,吞吐和IOPS有多少增幅,延迟是否有变化。

  • 兼容性:在PCIe 4.0/5.0主机向下兼容运行是否正常,在Gen6链路上与不同主控/交换芯片互通是否稳定。

  • 功耗和散热:更高带宽可能带来更高功耗,需要监测其功耗曲线以及温度变化(这正好可结合前述Quarch PAM模块)。

可以预见的是,PCIe 6.0 SSD 将主要应用于高端企业级场景,例如需要极致带宽的AI训练集群、内存池化系统等。通过Saniffer的一系列工具,我们能够全方位验证这类SSD在性能、稳定性和寿命等方面的表现,为后续大规模部署提供依据。

5. 大容量PCIe 6.0 SSD所用 QLC NAND 闪存特性测试分析 (NplusT)

提到高容量SSD,不得不关注 QLC NAND 闪存的应用。QLC每个存储单元存储4比特数据,成本和密度优势明显,但也带来了寿命和可靠性挑战。为了在SSD产品中充分发挥QLC的容量优势,同时保证可靠性,工程师需要对QLC闪存介质进行深入的特性分析和算法优化。这正是意大利公司 NplusT 所擅长的领域。

▲ NplusT 提供的 NanoCycler NAND 特性测试、分析和可靠性测试系统。

▲ NplusT 提供的  TestMESH TMA-100 (右) 新型非易失存储器评估平台,可帮助厂商快速完成上亿次循环测试和误码统计分析。

NplusT 提供整套软硬件方案用于闪存芯片和存储设备的特性测试,包括 NanoCycler 系列特性分析和测试,包括高速老化测试机、TESTMESH 可扩展测试平台,以及 BarnieMAT 位bitmap元图分析软件等。利用这些工具,可以对QLC NAND进行全方位的电气和可靠性评估:

  • 加速寿命测试: 通过NanoCycler等设备以高于实际应用的速度对闪存芯片反复进行编程/擦除循环(P/E Cycle),在短时间内完成数千甚至上百万次循环老化,从而预测QLC在长期使用下的磨损程度和寿命曲线。

  • 可靠性表征: 测量不同P/E循环次数后闪存的原始位误码率(Raw BER)、阈值电压分布变化,以及数据保留(retention)性能。尤其QLC对温度和时间非常敏感,NplusT的设备可以在高温环境下长时间保持器件上电,以模拟数据中心环境下数月乃至数年的老化影响。

  • 误码模式分析: 借助BarnieMAT软件,工程师能够读取每次测试后闪存芯片的位图,将出错bit的位置可视化,分析哪些块/页面更容易出错,错误是否具有特定模式(例如相邻bit干扰、字线耦合等)。这些信息有助于改进ECC和FTL算法,提高SSD固件对QLC的容错和坏块管理能力。

  • 性能与功耗: 在测量可靠性的同时,NplusT平台也支持验证闪存芯片的读写性能、电流消耗等参数是否符合规范,并可尝试不同的读写策略对性能影响。

举例来说,我们使用 NplusT 的 NanoCycler 对一款采用96层3D QLC NAND的企业SSD进行了加速老化测试,在一周内完成了相当于实际3个月持续写入的循环次数。通过BarnieMAT分析发现,该QLC在高循环次数下错误主要集中在特定字线位置,推测与制程有关。根据这些发现,我们调整了SSD固件中的写入均衡算法,避开易出错单元并加强ECC冗余,最终显著提高了整盘寿命指标。

NplusT 的工具之所以独树一帜,在于它们能在接近真实工作条件下对存储介质进行深度测试。例如,其 NanoCycler HS系列支持高达2.4 GT/s 的接口速率,能够以芯片原始速度与NAND通信,从而确保测试结果与实际产品行为一致。再加上灵活的软件定义架构,用户可以方便地编写脚本运行自定义测试场景。许多存储厂商将NplusT设备用于新品开发阶段的介质评估,以及故障分析阶段的根因定位,被视为闪存测试领域的专家工具。

通过 Saniffer 的引入,国内用户也能获得 NplusT 这套完善的 NAND 测试解决方案。这对于使用QLC NAND制造大容量PCIe 5.0/6.0 SSD的厂商来说,无疑是如虎添翼。借助 NplusT,我们可以更好地理解QLC的特性边界,从而设计出既具备超大容量又可靠耐用的下一代固态存储。

结语:一站式满足新一代高速接口测试需求

综上所述,PCIe 6.0和CXL 3.0时代的测试挑战需要多维度、多层次的工具支持。从协议分析仪、SSD综合测试平台,到电源与信号完整性应力测试,再到基础连接硬件和介质可靠性分析,每一个环节都是确保产品成功的重要拼图。Saniffer 作为业内独树一帜的针对PCIe/CXL/NVMe测试方案供应商,整合了SerialTek、SanBlaze、Quarch、SerialCables、NplusT等国际领先品牌的产品,为客户提供了覆盖“端到端”的测试工具链。这样的全覆盖能力在目前全球范围内也是绝无仅有的。

对于研发和测试工程师而言,与其东拼西凑不同厂商的设备,不如选择一个值得信赖的合作伙伴,省去兼容性的烦恼和反复沟通的成本。通过Saniffer,我们仿佛拥有了一个强大的工具箱,不管遇到任何PCIe/CXL/NVMe相关的测试难题,都能迅速找到对应的解决方案。这正是Saniffer“全球提供PCIe 6.0/CXL 3.0测试工具最全,没有之一”的由来。

未来,随着标准的演进和产品的上市,相信Saniffer还将引入更新的测试技术并不断完善方案。在高速互连技术日新月异的今天,有了如此全面的测试保障,我们对PCIe 6.0/CXL 3.0产业生态的成熟充满信心。


附录:主要设备清单速览

类别/功能品牌 / 产品型号主要用途与特点
PCIe 6.0 / CXL 3.0 协议分析与发生SerialTek Kodiak 系列协议分析仪 & 协议训练器捕获并分析高速链路协议数据;模拟主机或设备生成 PCIe/CXL 流量;附带 PCIe/CXL 规范兼容性测试套件 (CTS)。特色:最高支持 x16 @ 64GT/s,内置高达288GB Trace缓冲和8TB存储,支持多用户协作和REST API自动化。
PCIe 6.0 NVMe SSD 综合测试SanBlaze SBExpress-RM6(机架式)SanBlaze SBExpress-RM5+ (可升级到支持PCIe 6.0,用户本地更换关键部件即可),DT5+等针对 NVMe SSD 的功能、性能和稳定性测试平台。支持单端口/双端口企业级SSD测试,涵盖PCIe Gen1-Gen6速率。自带“SBCert” NVMe兼容测试套件,可自动执行协议符合性和异常场景测试。RM6 提供16个测试位,适合批量验证;DT5+ 体积小便携,适合开发调试。
PCIe 热插拔 & 故障注入Quarch Hot-Swap Modules (信号断路器系列)模拟物理层热插拔和信号故障的工具。可在不手动拔插的情况下自动断开/连接 PCIe 通道,实现上千次重复插拔测试。支持制造 Lane 信号中断、错误帧等场景,用于检验设备对插拔、掉电等事件的容错能力。广泛用于NVMe Plugfest等兼容性测试场合。
PCIe 可编程电源模块Quarch Programmable Power Module (PPM) 系列为被测设备提供可编程电源供应的模块。能模拟电压偏高/偏低 (Margining)、瞬断、跌落 (Brown-out) 等电源异常,并测量双路电压/电流。适配多种接口(PCIe插槽、U.2、M.2、EDSFF等)的电源注入夹具可选。用于验证设备在各种供电异常情况下的行为。
PCIe 功耗分析模块Quarch Power Analysis Module (PAM QTL2312)用于实时监测设备功耗和边带信号的模块。通过插入式夹具无侵入采集供电电压、电流及控制信号状态,高精度高采样率记录设备功耗曲线。可长时间运行以追踪偶发事件,并与协议分析仪同步,实现功耗与协议事件关联分析。
PCIe 6.0 Switch卡SerialCables Gen6 x16 Host Switch Card (Broadcom Atlas 3 芯片)用于在现有平台上引出并建立PCIe 6.0端点环境的交换板。插入PCIe插槽后,可提供多个PCIe 6.0下行端口(如4个x8 MCIO),让老平台也能支持Gen6设备连接。具备交换芯片的标准功能(端口拆分、NTB端口、DMA等),需外接辅助供电。用于组建复杂拓扑或将多设备连接到单主机。
PCIe 6.0 Retimer 卡/模块基于 Phison PS7261 等芯片的 Retimer 卡 (SerialCables 等提供)高速信号重定时中继器。插入PCIe链路中可恢复信号品质,延长传输距离。16通道Retimer可支持PCIe 6.0 x16链路,在长距离或多级连接中确保64GT/s链路稳定训练。适用于需要远距连接设备或经过背板/线缆连接的场景。
PCIe 6.0 Redriver 放大器各类线性 Redriver 转接板用于短距离应用的模拟信号均衡放大器。在一些简单延长/转接场景下补偿插损,增强PCIe 5.0/6.0信号。无需协议参与,但效果有限,通常在<5-10 inches PCB或一两个连接器的链路内使用。
PCIe 6.0 高速线缆SerialCables Gen6 MCIO 线缆等满足PCIe 5.0/6.0速率的高速连接线缆。包括 MCIO对MCIO直连线、MCIO转SlimSAS、OCP NIC线路等。用于将主机与设备/适配板远距离连接。具备低损耗和预确信号完整性,可选用内置均衡/放大器的主动线缆延长更长距离。
PCIe 6.0 转接卡SerialCables 各类适配板 (EDSFF, M.2, U.2 等)用于不同外形设备与标准PCIe接口间转换的板卡。例如PCIe插槽转EDSFF E3.S板、M.2转PCIe x16板、U.2转CEM插槽板等。帮助测试人员在没有特定底板/插槽的情况下,连接测试各种形态的PCIe设备。
PCIe 6.0 网卡 (NIC)PCIe Gen6 网络适配器 (示例:Nvidia CX-8用于产生网络流量并测试PCIe链路承载能力的高速网卡。典型如400Gb/800Gb以太网卡,采用PCIe 6.0总线以满足极高数据吞吐。在测试中充当流量发生器或通信对端,验证存储/加速卡在高压力I/O下性能和稳定性。
PCIe 6.0 SSD 设备美光 9650 系列 PCIe 6.0 企业级SSD (QLC NAND)被测存储设备本身。利用最新PCIe 6.0接口,实现超高顺序和随机性能。采用QLC NAND以提供单盘几十TB的容量。测试重点在于协议兼容、性能提升、以及在高带宽下的功耗和散热。通过前述工具可对其进行全面验证。
QLC NAND 特性测试平台NplusT NanoCycler / TestMESH 系列测试系统闪存芯片级的老化与可靠性测试平台。能够对QLC NAND进行高速P/E循环、电压应力和数据保持测试,快速收集可靠性数据。配套BarnieMAT软件对误码分布进行分析,帮助改进SSD控制器的纠错和管理算法,提升QLC NAND在SSD中的应用效果。
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