我们很多购买了PAM（power analysys module)的客户最初的时候都被这个名称误导了，以为该PAM仅能分析功耗，实际上它的功能非常丰富，绝对不是普通示波器和逻辑分析仪可以做到的，例如它可以长时间记录、分析、回溯各类PCIe 总线的sideband边带信号，而监控这些信号对于我们分析很多故障和异常也非常有帮助。我们今天的视频先从插卡拍起来，后续看时间也拍摄一下针对PCIe/NVMe SSD的接口，包括U.2, M.2等接口形态的高清视频。

我们今天的高清视频从工程师视角，结合之前在Saniffer公众号中反复关注的几个主题以及官网上 PAM 与 Power Studio 的功能和技术指标，可以让你获得更多调试PCIe插卡的经验：

• • PCIe / NVMe / GPU 功耗测试
• • PCIe 边带信号调试（PERST / REFCLK / CLKREQ）
• • AI服务器与高功耗GPU卡调试
• • PCIe analyzer 与 power debug 的结合

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一、背景：为什么 PCIe 插卡功耗分析越来越重要

在 AI 服务器、GPU 计算卡、NVMe SSD、PCIe Switch 等设备中，功耗行为与系统稳定性高度相关：

常见问题包括：

• • PCIe 卡 枚举失败
• • GPU 训练时突然掉卡
• • NVMe SSD 高负载下 reset
• • PCIe Switch 链路反复 retrain
• • AI inference server 随机卡死

这些问题很多时候并不是：

• • PCIe protocol bug
• • Firmware bug

而是 电源行为异常：

例如：

• • 12V rail 瞬时电压下跌
• • GPU 瞬时电流 spike
• • AUX power 时序异常
• • REFCLK / PERST 与供电时序不匹配

传统工具（示波器 + 万用表）很难做到：

• • 长时间记录
• • 多通道同步
• • 关联 PCIe 事件

因此产生了一类专门设备：

PCIe 功耗分析设备

其中最典型的就是：

Quarch PAM（Power Analysis Module）

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二、Quarch PAM：PCIe 插卡功耗分析模块

1 PAM 的基本定义

PAM = Power Analysis Module

核心用途：

实时监控 PCIe 插卡功耗与边带信号行为

根据视频说明：

PAM 会被 串接在 PCIe 插卡与主机之间，实现透明监控。

可记录：

• • 电压
• • 电流
• • 功耗
• • Sideband 信号

例如：

• • PERST#
• • REFCLKOK
• • CLKREQ
• • WAKE#

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2 PAM 的系统结构

典型系统由三部分组成：

Host Server
     │
     │PCIe
     │
 ┌────────────────────┐
 │ Quarch AIC Fixture │
 │ (PCIe slot adapter)│
 └────────────────────┘
     │
     │USB-C control
     │
 ┌──────────────────┐
 │ PAM Module       │
 │ (Power Analysis) │
 └──────────────────┘
     │
     │USB / Ethernet
     │
 Control PC (Power Studio)

视频中也展示了：

• • PCIe Gen5 x16 fixture
• • USB Type-C 连接 PAM 管理模块

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三、PAM 支持的 PCIe 设备类型

1 标准 PCIe 插卡（≤75W）

例如：

• • NIC
• • NVMe AIC
• • FPGA
• • PCIe Switch 卡

直接使用：

PCIe 插卡治具

串接在：

Host slot
   │
PAM Fixture
   │
PCIe card

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2 高功耗 PCIe 设备（GPU / AI卡）

现代 GPU 功耗：

GPU	功耗
A100	400W
H100	700W
B100	1000W+

视频中提到：

GPU 甚至可能达到：

700W / 1000W / 1500W

因此需要额外设备：

AUX power fixture

用于分析：

• • 8-pin / 12VHPWR 供电
• • 电流波动
• • Power transient

系统结构：

PCIe slot power
        +
External GPU power
        │
      Fixture
        │
       PAM

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四、PAM 可测量的信号类型

PAM 主要监控四类信号：

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1 电压

例如：

12V slot
3.3V slot
Aux power

主要分析：

• • 电压跌落
• • 电压稳定性
• • 上电时序

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2 电流

监测：

• • GPU power ramp
• • NVMe active current
• • PCIe card idle power

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3 功耗（Power）

计算：

Power = Voltage × Current

可分析：

• • 峰值功耗
• • 平均功耗
• • workload power profile

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4 PCIe Sideband 信号

例如：

信号	作用
PERST#	设备复位
REFCLKOK	时钟稳定
CLKREQ#	低功耗唤醒
WAKE#	唤醒信号

这些信号对 PCIe link training 非常关键。

视频中示例：

监控

• • PERST
• • REFCLKOK

并与功耗变化同步显示。

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五、Quarch Power Studio 软件

Power Studio 是 PAM 的控制与分析软件。

视频演示的版本：

Power Studio v1.50

并识别设备：

QTL2312 PAM
QTL2983 Gen5 x16 AIC Fixture

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六、Power Studio 的核心功能

1 实时数据采集

可设置采样周期：

示例：

1.024 ms sampling

因此可以捕获：

• • PCIe link training
• • GPU workload spike
• • power transient

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2 Trace Recording

Power Studio 可以：

持续记录功耗 trace。

默认行为：

recording saved to temp file
close software -> file deleted

因此建议修改设置：

auto-save trace

否则可能出现：

记录一天数据 → 关闭软件全部消失

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3 Channel 管理

软件支持多通道：

Voltage
Current
Power
Sideband

用户可以选择显示：

例如：

12V Voltage
12V Current
12V Power
PERST
REFCLKOK

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4 时间轴缩放

类似示波器：

支持：

• • zoom in
• • zoom out
• • drag timeline

时间轴精度：

可查看毫秒级事件。

例如：

4 min 26 sec → 4 min 27 sec

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5 A/B 游标测量

软件支持：

Cursor A
Cursor B

可计算：

Δtime
Δvoltage
Δcurrent
Δpower

视频示例：

Δtime = 5 ms
Δvoltage = 2.5 V
Δcurrent = 0.358 A
Δpower = 2.5 W

这对于分析：

• • power spike
• • GPU load change
• • PCIe reset timing

非常重要。

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6 Statistics 统计

Power Studio 可以对选定时间窗口统计：

max
min
avg

例如：

12V voltage
12V current
sideband state

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七、PAM 在 PCIe / AI服务器调试中的典型应用

结合你之前经常研究的 PCIe debug，这个设备非常适合以下场景：

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场景 1

PCIe 设备枚举失败

例如：

BIOS boot
PCIe device missing

可能原因：

PERST timing error
power ramp slow
REFCLK unstable

PAM 可以：

同时看到

Power ramp
PERST
REFCLKOK

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场景 2

GPU 推理服务器掉卡

AI inference server 常见问题：

GPU suddenly disappears
CUDA error
training crash

PAM 可记录：

GPU current spike
power limit event
VRM instability

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场景 3

NVMe SSD 高负载 reset

典型情况：

fio workload
SSD suddenly reset

可能原因：

12V droop
power transient

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场景 4

PCIe Switch 系统调试

视频中的 demo 就是：

PCIe Switch card

通过 PAM 分析：

switch power profile
link initialization

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八、PAM 与 PCIe Protocol Analyzer 的区别

这是你之前经常问的问题。

工具	功能
PCIe Protocol Analyzer	分析协议
PAM	分析功耗
示波器	电信号
BMC telemetry	粗粒度功耗

最强组合：

PCIe Analyzer
      +
Quarch PAM

可以做到：

Protocol event
   ↓
Power spike

例如：

FLR event
GPU power drop

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九、PAM 在 AI服务器时代的价值

随着 AI GPU 功耗爆炸式增长：

设备	功耗
A100	400W
H100	700W
B200	>1000W

服务器电源问题越来越复杂。

常见现象：

AI training crash
GPU reset
PCIe retrain

这些都与：

power transient
power sequencing

相关。

因此：

Power analysis 正在成为服务器验证的必备工具。

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十、总结

Quarch PAM 是一套专门针对 PCIe 插卡功耗分析 的专业设备。

核心能力：

1 实时功耗监控

• • 电压
• • 电流
• • 功耗

2 PCIe 边带信号分析

• • PERST
• • REFCLK
• • CLKREQ

3 长时间 trace 记录

4 毫秒级事件分析

5 GPU / NVMe / Switch 功耗调试

在 AI服务器时代：

PAM 已成为：

GPU validation
PCIe debug
power integrity analysis

的重要工具。

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