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Keysight Technologies MIPIのデザイン／テスト解析を活かした最適なデザイン

移動体デバイスでますます必要とされる高性能／低消費電力

はじめに

スマートフォンやタブレットに対する機能の追加により、マイクロフォン、カメラ、スピーカー、ディスプレイ、周辺電子機器などのデバイスとプロセッサを接続するインタフェースが急増しています。これにより、携帯デバイスのASIC開発とシステムインテグレーションがますます複雑な作業になっています。

MIPI® アライアンス

MIPIアライアンスは携帯無線デザインのハードウェア／ソフトウェアの標準化を推進する標準化団体で、急速に変化しているさまざまなテクノロジーの統合を簡素化する取り組みを行っています。その役割は、携帯デバイス内部のハードウェア／ソフトウェアインタフェース向けの規格を確立して、携帯無線業界全体の利益に貢献することです。アライアンスは、オープン性と標準化によって携帯デバイス市場の成長を促進するという理念のもとに、現在、デザイン／開発／製造で直面する数々の障壁に対応しようとしています。現在、キーサイト・テクノロジーを含む250社以上の加盟企業が積極的にアライアンスに参加して、プロセッサ／周辺機器インタフェースの一貫性を促進する仕様を開発し、携帯デバイスでの再利用／互換性を推進しています。アライアンスで策定された仕様によって、最大限のデザインの再利用、革新の促進、短時間での市場投入が、すべての加盟企業で可能になります。

USBやPCIeなどのデジタル規格ではプロトコル層と物理(PHY)層の両方が含まれていますが、多くの高速MIPI規格は、同じ共通のPHY層上で異なるプロトコルを使用しています。

UniPro™ UniPro™

UniPort-M

MIPIアライアンス規格マルチメディアチップ・ツー・チップ

カメラCSI

ディスプレイ

DSI

ストレージ

UFSRF

DigRF™プロセッサ間通信

UniPort-M LLI SSIC M-PCIe

CSI-2 CSI-3 DSI

DigRF™ UniPro™

C-PHY

D-PHY

C-PHY

D-PHY

M-PHY® M-PHY® M-PHY® M-PHY® M-PHY®

アプリケーション

プロトコル層

物理層

UniPort-M

M-PHY®

UniPort-M

UniPort-M

M-PHY®

UniPort-M

カメラ・シリアル・インタフェース



Universal Flash

Strage(UFS) 低遅延インタフェース

Super Speed

Inter Chip(SSIC)

モバイルPCIe

MIPI高速デジタル規格の構造では、プロトコル層と物理層が分けられています。他のデジタル規格とは異なり、MIPI規格では3種類の物理層上で複数の異なるプロトコルを使用できます。

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MIPIアライアンス以外での利用

M-PHY層によりパワーを節約できるので、MIPI標準化団体の中だけでなく、別の標準化団体もM-PHY規格を利用し始めています。例えば、USB標準化団体のSSICプロトコルは、M-PHYを使用してUSB 3.0プロトコルを送信しています。JEDEC標準化団体が定めたUFS(Universal

Flash Storage)プロトコルに加えて、PCI

Expressも同様にM-PHY規格を採用しています。MIPI M-PHY層は、既存のIPをモバイルセグメントに迅速に活用するために、省電力機能／規定を提供して帯域幅を必要に応じて変更し、逆にそのようなオンデマンドの帯域幅によって省電力を実現しています。このような一般的な「移動体機能」は標準的なコンピューターアプリケーションにも利用されています。

はじめに（続き）

D-PHY/C-PHY物理層はカメラ／ディスプレイアプリケーションをサポートしています。一方、M-PHY層は最上位で、カメラ(CSI-3)、UFS、すべてのチップツーチップに関するアプリケーションをサポートしています。CSI-3およびUFSはUniProプロトコルスタック層を使用していて、前ページの図では、カメラ／ディスプレイ/UFS用の上位プロトコル層とM-PHYを接続する中間インタフェースとして、黄色で示されています。

物理層パラメータは通常、オシロスコープ、ビット・エラー・レート・テスター、ネットワーク・アナライザなどの電気層用ツールでテストします。プロトコル層は通常、プロトコル機能を備えたツールでテストします。

デザイン／シミュレーション

ADSソフトウェア

SystemVueエレクトロニック・システムレベル・デザイン・

ソフトウェア

DC/RF半導体デバイスモデリングのデザインオートメーション向けの

業界標準

EMPro3次元シミュレーションソフトウェア

レシーバー特性評価

M8020A J-BERT

M8190 AWG

N5990A 自動特性評価

最高精度のラボ用ジッタ源と自動

コンプライアンスソフトウェアによる正確で効率的な一貫性のある測定

インピーダンス／リターンロス検証

E5071C ENAオプションTDR

DCA 86100D 広帯域幅サンプリングオシロスコープと

N1055 TDR/TDTまたは54754A TDR/TDT

N1055ATDR/TDT

54754ATDR/TDT

精密なインピーダンス測定および

Sパラメータ機能

トランスミッター特性評価

Infiniium DSAV3304A

U7238C D-PHY, U7249CM-PHY, N5467B C-PHY

InfiniiMaxプローブ

スイッチマトリクスN5465A InfiniiSim

N2809A PrecisionProbe

業界最高のアナログ帯域幅、最小の

ノイズフロア／感度、独自のケーブル／プローブ補正による優れたジッタ測定フロア

プロトコルの印加／解析

U4421A D-PHY CSI-2/DSIアナライザ／エクセサイザU4431A M-PHYアナライザ

(UFS, UniPro, CSI-3, SSIC, M-PCIe)

高速なアップロード／表示、正確な捕捉、直観的なGUI、カスタマイズ可能なハードウェア、物理層とプロトコル層の相関

オシロスコープ・プロトコル・デコーダーN8802A CSI-2/DSIN8807A DigRF v4N8808A UniPro

N8818A UFSN8809A LLI

N8819A SSICN8820A CSI-3N8824A RFFE

キーサイトは、すべてのプロトコル／物理層規格のデザインからテストまで、あらゆるMIPIの検証ニーズに対応できるトータル・テスト・ソリューションを提供しています

キーサイトのテストソリューションによって、MIPIの検証ニーズに完全に対応できます。


デザイン／シミュレーション

完全なギガビットデザインまでの道筋はキーサイトにお任せください。ADS(Advanced Design

System)ソフトウェアとその機能にはこの分野におけるキーサイトの豊富な知識が組み込まれていて、RF/マイクロ波の効果を迅速かつ正確にモデリングできます。ADSとKeysight物理層テストシステム(PLTS)ソフトウェアを使用すれば、損失のある長いインターコネクトや実装密度の高いインターコネクトのクロストークなどの、難しいモデリングの問題も解決できます。さらに、ベクトル・ネットワーク・アナライザ(VNA)やタイム・ドメイン・リフレクトメトリ(TDR)による測定の校正／制御も、PLTSソフトウェアで容易に行えます。

ADSは、システム／回路／物理レベルのデザインとシミュレーションを統合した一体型のワークフローを提供します。このような緊密な統合により、時間がかかり、ミスの原因にもなるツール間での転送がなくなります。ADSを使用すれば、快適な環境で作業できます。各作業、コンポーネント、問題に合わせて、タイムドメインまたは周波数ドメインで、あるいは両方のドメインで解析することができます。両方のドメインを使用する方法は、非常に難しい問題をデバッグする際に効果的です。例えば、PLTSソフトウェアのモード変換解析では高速インターコネクトのクロストークの問題を、マルチドメイン解析では高速チャネルの物理層の問題を、簡単に特定できます。

問題の特定を容易にするために、ADSにはシミュレーションディスプレイとデータディスプレイが統合されています。チャネル／回路のシミュレーション結果を表示でき、アイダイアグラム、マスク、ビット・エラー・レートの表示機能も内蔵しています。

使用できる統計解析手法の中には、測定データを利用したトランスミッターのジッタモデリング処理も含まれています。チャネルシミュレータは、内蔵の汎用モデルだけでなく、IBIS規格に準拠したICモデルもサポートしています。

ADSは、データ・リンク・エンジニアリングからプリレイアウト／ポストレイアウトまで、開発フロー全体に対応しています。Cadence Allegro、Mentor1 Expedition、Zuken CR5000などのエンタープライズツールから、ポストレイアウトアートワークをインポートすることができます。ADS Momentumを使用すれば、クリティカルな回路の電磁界モデルや電源供給ライン(PDN)のアートワークを作成して、周波数ドメインとタイムドメインで使用できます。ADSは、タイムドメインにおけるパワーインテグリティー解析用にハイブリッドコンボリューションをサポートし、デカップリングキャパシタの低周波でのPDNインピーダンスの変化を正確に考慮できます。

高速デジタル・デザイン・フロー

チップデザイン

パッケージおよび

PCB高速デジタルデザイン

物理デザイン

ICモデルの作成

プリレイアウト（チャネルシミュレーション／

デザイン／解析）

（制約エディターにデザインルールを適用）

（制約に基づいた基板レイアウトツール）

（一時的な検証／微調整）（重要なネット/PDNへのアクセス）

（電磁界モデルを統合したシミュレーション）

（検証／微調整）

プリレイアウト

制約の管理レイアウト

ポストレイアウトポストレイアウト手法

定評のあるハードウェアと自動化ソフトウェアを組み合わせて、キーサイトはさまざまな物理層とMIPIプロトコルをテストできる完全なソリューションセットを提供しています。


PHY特性M-PHY v3.1 D-PHY v1.2 C-PHY v1.0

主要なユースケース性能重視、双方向パケット／ネットワークに対応するインタフェース

効率的な単方向ストリーミングインタフェース、低速のバンド内リバースチャネル

効率的な単方向ストリーミングインタフェース、低速のバンド内リバースチャネル

HSクロック方式埋め込みクロック DDRソース同期クロック埋め込みクロック

チャネル補正イコライゼーションクロックに対するデータスキュー制御

エンコードによるデータ・トグル・レートの低減

構成／ピンの最小要件 1方向当たり1レーン、デュアルシンプレックス、各2ピン（合計4ピン）

1レーン＋クロック、シンプレックス、4ピン

1レーン(trio)、シンプレックス、3ピン

1レーン当たりのデータレート(HS) HS-G1：1.25、1.45 Gb/s HS-G2：2.5、2.9 Gb/s HS-G3：5.0、5.8 Gb/s HS-G4：10 Gb/s、11.6 Gb/s（ラインレートは8b10b エンコード済み）

80 Mbps～ 2.5 Gbps 2.28 bits/symで80 Msym/s～ 2.5 Gsym/s、すなわち最大5.7 Gbps （アグリゲート時）

1レーン当たりのデータレート(LS) 10kbps～ 600 Mbps 10 Mbps未満 10 Mbps未満

1ポート当たりの帯域幅（3または4レーン）

約4.0～ 18.6 Gb/s （アグリゲートBW）

4レーンポート当たり最大約10 Gbps（アグリゲート）

3レーンポート当たり最大約17.1 Gbps （アグリゲート）

1ポート当たりの一般的なピン数（3または4レーン）

10（4レーンのTX、1レーンのRX） 10（4レーン、1レーンのクロック） 9（3レーン）

表1.　MIPI PHY層の相違点

物理層

MIPIアライアンスでは、高性能で低電力のシリアルインタフェースで必要とされるさまざまなアプリケーションプロトコルをサポートするために、さまざまな独自の機能を備えた専用物理層を提供しています。

各物理層には独自の利点と特長があり、今日の携帯デバイスのあらゆる重要な側面に総合的に対応しています。

Complete support for D-PHY and M-PHY

物理層規格

トランスミッターテスト

レシーバーテスト

M-PHY D-PHY C-PHY

Infiniium Vシリーズリアルタイムオシロスコープ

U7238Cコンプライアンス・テスト・ソフトウェア

N5467B ユーザー定義(UDA)コンプライアンス・テスト・ソフトウェア

U7249Cコンプライアンス・テスト・ソフトウェア

AWG M819XA/BERT M8020AJ-BERT M8020A/M8070/85A

N5990A/M8070Aコンプライアンス・テスト・ソフトウェア

定評のあるハードウェアと自動化ソフトウェアを組み合わせて、キーサイトはさまざまな物理層とMIPIプロトコルをテストできる完全なソリューションセットを提供しています。

M-PHY/D-PHY/C-PHYをフルサポート


MIPI M-PHY

M-PHYは超広帯域機能を備えた埋め込みクロック・シリアル・インタフェース・テクノロジーで、非常に高い性能と低電力が求められるモバイルアプリケーション専用に開発されたものです。現在、M-PHYは、CSI-3、UFS、DigRF、UniPro、LLI、SSIC、M-PCIeなどのプロトコルをサポートしています。このようなさまざまなプロトコルは、高度なカメラから高速メモリまでのアプリケーションに対応しています。これらのアプリケーションでは、ピン数が少ないこと、レーンの拡張性、電力効率が不可欠な要件になります。

高速なM-PHYデータレート、マルチレーンテスト、コンフォーマンステスト要件の膨大なリストにより、M-PHY層の検証は困難になります。M-PHY層の機能を完全にテストするには、トランスミッター (Tx)とレシーバー (Rx)の両方の特性評価を行う必要があり、キーサイトはその両方を行えるソリューションを提供しています。

トランスミッター検証は、デバイス/DUTが信号を正確に送信しているかどうかを確認するためのテストです。オシロスコープを使用して結果を表示します。一方、レシーバーは送信チェーンの終端にあります。レシーバー入力に到達する信号は、通常、減衰し純度も劣化します。このような純度の劣化は、送信側のトランスミッターから生じたものか、TXからRXまでの経路上で劣化したものです。信号の減衰は主にチャネル損失によるものです。レシーバー・ストレス・テストでは、このような条件でRXがデジタル成分を適切に検出できるかどうかを評価します。この目的のためにテスト信号が定義され、現実的なワーストケースのシナリオで動作する条件がエミュレートされます。通常、RXテストには、ビット・エラー・レシオ・テスター (BERT)が使用されます。BERTはパターンジェネレーター (PG)とエラーディテクター (ED)から構成されます。ユーザーはアプリケーションごとにテスト信号をセットアップできます。例えば、データレート、信号振幅、信号オフセット、データパターン（CJTPatなど）、さらにキーサイトのJ-BERTの場合は正弦波ジッタ(SJ)やランダムジッタ(RJ)などのジッタ成分を設定できます。

M-PHYトランスミッターの特性評価

ギア4動作の高速データレートは対応が困難で、正確にエッジ遷移を評価するには、周波数が

10 GHz以上、帯域幅が32 GHz以上のリアルタイムオシロスコープが必要になります。規格で厳格な振幅パラメータが定義されているので、M-PHY電気特性評価では帯域幅だけでなくノイズフロア性能も重要になります。

キーサイトのクラス最高のオシロスコープとInfiniiMaxプロービングテクノロジーを組み合わせれば、必要なあらゆる信号をトリガ／測定できます。プローブのノイズ／応答／負荷だけでなく、テストセットアップも、別の意味で良好なM-PHYデータリンクに大きな影響を与えます。マルチレーンテストは、校正により損失／スキューを除去したスイッチマトリクスをオシロスコープに接続して実現できます。

Keysight U7294C Infiniiumオシロスコープ用M-PHYコンフォーマンス・テスト・ソフトウェアを使用すれば、高速かつ容易に、埋め込み式のM-PHYデータリンクを検証／デバッグできます。U7294Cソフトウェアは、M-PHY電気チェックリストテストを自動的に実行して、テスト結果を柔軟なレポートフォーマットで表示することができます。さらにレポートには、測定データの他に、製品が各テストにどの程度のマージンで合格／不合格したかを示すマージン解析も表示されます。

Keysight Infiniium Vシリーズは最大33 GHzの帯域幅、最大 2 Gポイントのメモリを提供しています。業界最小のノイズフロア、ジッタ・ノイズ・フロア、トリガジッタを実現しているオシロスコープです。

結果レポートには、ただちに、指定されたリミットに対するテストマージンが強調表示され、合格／不合格した測定のサマリーが表示されます。HTMLフォーマットのレポートにはドキュメントに使用できる結果サマリーが記載され、規格に基づいた測定の定義の詳細と、テスト中にオシロスコープから得られた画面イメージが記録されます。

ガイド構成図には、適切に製品を接続して正確にテストを実行するために必要なチャネル／プローブ構成が表示されます。


N5990Aでは必要なRxテストの設定と自動化が可能です。これにより、テストの複雑さが簡素化され、CTSに準拠したコンフォーマンステストに合格するために必要なさまざまなテストに容易に対応できます。直観的なツリー構造からテストを選択してシーケンス化してから、Microsoft Excelフォーマットで結果を評価できます。

M-PHYレシーバーの特性評価

RXテストは以下の3つのステップで実行されます。

1. 指定された校正プレーンを基準にして、適切なテストセットアップでテスト信号を校正する

2. テスト対象のRXを適切なテストモードに設定し、RXに校正信号を印加する（基準クロックなど、すべての必要な補助信号も供給する）

3. RXの検出が適切かどうか確認する。例えば、実際のビットエラー比(BER)が目標のBERよりも低いかどうかを確認する

RXテスト用の信号は、コンフォーマンス・テスト・スイート(CTS)に従って校正されます。M-PHYギア1およびギア2の最初のバージョンではストレス信号を定義するために、ジッタ成分に寄与する正確な量が指定されているので、すべてのPHY規格に対するトレンドを確認してから、アイダイアグラム（アイの高さ(EH)/幅(EW)）を使用して最終的にストレス信号のパラメータを定義します。ギア4では校正プレーンが内蔵イコライザー後段のASICに移動したので、校正手順に信号シミュレーション（およびフィルターの最適化）を使用しなければならなくなりました。SigTestソフトウェアではこの両方を実行できます。

最終的な合否判定のための性能指標はBERです。BERT EDは、RXでループバックされたデータを予測データと比較してBERを決定します。しかし、このループバック・テスト・モードは常に使用できるわけではありません。ポートが単方向の場合（カメラまたはディスプレイ）や、M-PHYに属しているプロトコルでテストモードを指定できない場合があるからです。このような場合は、内蔵のビット検証器やエラーパケットカウンターなどの別の手法を使用する必要があります。

Keysight BERT M8020AとN5990Aテスト・オートメーション・ソフトウェアを組み合わせて、完全なKeysight M-PHY RXテストソリューションを構成できます。

M8020Aにより、ストレス信号をシミュレートするのに必要な、さまざまな種類のジッタを容易に追加できるようになります。

Keysight M8020Aは、M-PHY RXストレステスト信号を合成するのに必要なすべてのパラメータを容易かつ明確に調整できる内蔵機能を備えています。例えば、ジッタ源、コモンモード／差動モード干渉源、ディエンファシスによってTXのエミュレーションが可能です。さらに内蔵基準クロックマルチプライヤーを使用して、BERT PGとDUTの基準クロックを同期できます。


MIPI D-PHY

D-PHYは、帯域制限されたチャネル用のPHY層インタフェーステクノロジーです。今日、このようなチャネルは、ディスプレイ・シリアル・インタフェース(DSI)およびカメラ・シリアル・インタフェース(CSI)などのストリーミングアプリケーションで使用されています。D-PHYはマルチレーンアーキテクチャーによって拡張性を実現しています。高速モードで動作する場合、差動信号とソース同期クロックでNRZデータフォーマットが使用されます。ソース同期クロックにより、データ伝送レートをビデオフレームのサイズ／レート要件に適合するように調整できます。このような特長と、未終端の低電力モードがあるため、非常に電力効率が高くなります。

D-PHYインタフェースではレシーバー終端のオン／オフ切り替えがあるため、低電力モードから高速モード（または、その逆）への遷移フェーズ中のタイミング測定が重要です。したがってインタフェースが正常に動作するためには、信号が適合しなければならない多くのタイミング要件があります。D-PHYテストの別の課題に、低速信号と高速信号の混在があります。

D-PHYトランスミッターの特性評価

D-PHY独自の信号特性がTxテストに影響します。特に高速信号の近くにある低レベル信号を測定する際に注意が必要です。キーサイトのオシロスコープはノイズフロア／ジッタフロアが低いので、オシロスコープから生じるジッタの寄与が最も低い状態で信号を確認できます。またPrecisionProbeアプリケーションにより、プローブの損失を特性評価して、それを測定から除去することもできます。

Keysight U7238C MIPI D-PHYコンプライアンス・テスト・ソフトウェアにより、D-PHYトリガを供給して、埋め込み式のD-PHYデータリンクを検証／デバッグできます。U7238Cソフトウェアは、D-PHY電気テストを自動的に実行して、テスト結果を柔軟なレポートフォーマットで表示することができます。さらにレポートには、測定データの他に、製品が各テストにどの程度のマージンで合格／不合格したかを示すマージン解析も表示されます。

D-PHYレシーバーの特性評価

D-PHY信号には高速モードと低電力モードがあり、それぞれ、信号振幅、データレート、データフォーマットが異なります。高速レシーバーテストでは基本的に、DDJおよびデータとクロック間のスキューによってアイが閉じるように、セットアップとホールドタイム条件にストレスをかけます。従来のNRZ BERT PGはD-PHY高速モードの差動NRZフォーマットに対応しているので、高速モードだけをテストする際に必要なテスト信号を発生することができました。しかし、高速モードと低電力モードの間の遷移をテストするには、必要な振幅、データレート、フォーマットをシームレスに切り替える必要があります。これを実現するにはM819xA*などのAWGを使用するのが最

結果レポートには、ただちに、指定されたリミットに対するテストマージンが強調表示され、合格／不合格（設定したマージンに違反）した測定のサマリーが表示されます。

Keysight AWG M819xAでは、CTSのD-PHY RXテスト要件に従って、振幅、データレート、方式を容易に切り替えられます。既存のM819xAにM8070Aユーザー・インタフェース・ソフトウェアを追加すれば、BERTと類似のアプリケーション専用ユーザーインタフェースを使用できます。 *製品については計測お客様窓口にお問い合わせください

PrecisionProbeを使用した、ケーブルの周波数応答補正の例

D-PHY/C-PHYの低電力モードから高速モードに遷移するときの物理層タイミングダイアグラム。信号を比較するとほとんど同じで、僅かな違いは、遷移フェーズの名称と、 HSモードのデータ内容の違いです。一方、主要な違いは、C-PHYにはクロックがないことです。クロックはデータに埋め込まれています（エンコードされています）。

ノーマルモードの高速データ送信


適です。もちろん、AWGは、必要なだけ劣化させた高速テスト信号も出力できます。デジタル成分の適切な検出、または、D-PHY（およびC-PHY。前ページの図を参照）の単なるモード切り替えに必要なチェックは、M-PHYとは異なる方法で行われます。D-PHYを使用しているポート（カメラおよびディスプレイ）は単方向なので、通常、ループバックは実装されていません。したがって、この場合、RXテストに使用されるBERTはBERT-PG（この場合、AWGです）のみで構成され、BERTの機能はDUT側で負担します（M-PHYの項で前述したように、エラーの検出／カウントはDUTが実行します）。

MIPI C-PHY

MIPI C-PHYは、D-PHYと同様にディスプレイ／カメラをサポートするシリアルバスです。高速モードのC-PHYデータ伝送は3レベルを使用し、1つのレーンは3線で構成され、2.28ビット/シンボルの伝送が可能です。これにより、トグルレートや消費電力を増やさずに、D-PHYよりも高いデータレートを実現することができます。

C-PHYクロックはデータに埋め込まれています（エンコードされています）。これにより、D-PHY

と比べて2線少なく、その分の電力も節約できます。データのエンコードにより、必ずすべてのシンボル境界に遷移が存在します。例えば、ロジック（PLLではなく）ベースのRXクロックリカバリーが実行可能で、これによりD-PHYのデータレートの柔軟性を確保しています。データ埋め込みクロック方式を採用することでさらに柔軟性が向上し、ソフトウェア制御を介して、アプリケーションプロセッサの任意のポートに個々のレーンを任意の組み合わせで割り当てることができます。C-PHYとD-PHYは基本電気仕様（および低電力モード全体）が似ているため、同じデバイスピンに実装できます。

C-PHYトランスミッターの特性評価

D-PHYから変更された、さまざまなタイミングがあります。アイ／ジッタ測定は正確な特性評価に不可欠です。Keysight Infiniiumのノイズフロアはわずか2.10 mV(50 mV/div(33 GHz))、ジッタ測定フロアは100 fsなので、より適切なスペクトラム解析が可能になり、アイダイアグラム／ジッタを含む測定確度の信頼性が向上します。

N5467Bユーザー定義アプリケーション(UDA)ソフトウェアでは、振幅、立ち上がり／立ち下がり時間、共通ポイント電圧、アイダイアグラムなどの重要な電気テストを実行して、C-PHYデザインを早い段階で検証できます。ソフトウェアはC-PHY専用のクロックリカバリーも提供し、サンプルクロックに対して負のホールド時間を設定して遅延回路をエミュレートすることができます。このようなC-PHYクロックリカバリーを使用して、前述した多くのテストを行う必要があります。テストが完了すれば、ソフトウェアは、テストから得られたスクリーンショットを含む包括的なテストレポートを出力します。

C-PHYレシーバーの特性評価

C-PHYレシーバーのRXテストはD-PHYのそれと同等ですが、高速モードの3レベルのシグナリングに対しては、BERT PGとしてAWGが最適です。

Keysight M8000シリーズは、さまざまなデータレートや規格をサポートするように構成でき、高速デジタルデバイスの性能マージンを効率的に解析できる正確で信頼性の高い結果を提供します。AWG、同期モジュール、アプリケーション専用ソフトウェアを組み合わせて、シングルレーン／マルチレーンRXテストのISIやレーン間スキューなどの障害要件に必要なあらゆる信号を作成して、低電力モードと高速モードの両方のテスト、さらに、両方のモード間の遷移のテストが可能です。

D-PHYレシーバーの特性評価（続き）

N5467B UDAベースのTx C-PHYテスト用コンプライアンス・テスト・ソフトウェア

M8070で使用できるC-PHYエディターソフトウェア

M819xAは、シングルレーンまたはマルチレーンのどちらかのC-PHYRXテスト用に構成できます。


PHYインピーダンス測定リターンロス／チャネル特性評価

D-PHY/M-PHYの送信と受信の両方に必要なインピーダンス測定があります。インピーダンス不整合による信号反射はシグナルインテグリティーに大きな影響を与えるため、高速シリアルアプリケーションにはインピーダンス整合が不可欠です。

送信測定では、デバイス特性は電源オン状態と電源オフ状態とで異なるので、実際の動作条件でインピーダンス解析を行う必要があります。リンク内に複数のインピーダンス不整合があると多重反射が発生し、シグナルインテグリティーが低下します。

この影響がより深刻になるのはマルチギガビットシステムです。シグナルインテグリティーを維持してアイダイアグラムを開くために、正確なインピーダンス整合が不可欠になります。ビットレートが上昇した場合は、アクティブデバイスのインピーダンスを適切に評価してシグナルインテグリティーの問題を新たに解析する必要があります。Gb/sのデータレートでは、インターコネクトのシグナルインテグリティーがシステム性能に大きな影響を与えます。信頼できるシステム性能を確保するには、インターコネクト性能をタイムドメインと周波数ドメインの両方で迅速かつ正確に解析することが不可欠になります。

上のアイダイアグラムは、異なる終端条件を比較したシミュレーション結果です。左側のアイダイアグラムは、インピーダンスが整合していない実際のトランスミッターから抽出されたリターンロスを使用して計算されたものです。右側のアイダイアグラムは、完全に終端されたトランスミッターを仮定して計算されたものです。明らかに右側のアイダイアグラムのアイが広く開いており、トランスミッターのインピーダンス整合によってアイの開口状態が大幅に改善されることを検証できます。

密度

時間、nsec

ソースインピーダンスが不整合の場合ソースインピーダンスが整合の場合

時間、nsec

密度

1.ソースから送信された信号

3.インピーダンス不整合によるソースからの再反射

2.インピーダンス不整合によるシンクからの部分的な反射

ソースチャネルシンク


Keysight E5071C ENAオプションTDR

E5071C ENAオプションTDRは、パッシブコンポーネントを測定できるだけでなく、実際の動作条件でアクティブデバイスのインピーダンス解析も可能です。さらに、システムインテグリティー／コンプライアンステスト用のタイムドメイン／周波数ドメイン／アイダイアグラム解析を含む、高速インターコネクトの詳細な解析も可能です。

チャネルのSパラメータとインピーダンス測定により、確実に相互運用性を実現できます。これは規格の一部として仕様化されています。

DCA 86100D

MIPIシステムのチャネルを特性評価する別の方法として、Keysight DCA 86100D広帯域サンプリングオシロスコープ、54754AまたはN1055A TDR/TDTモジュール、86100Dオプション202エンハンスド・インピーダンス/Sパラメータソフトウェアを組み合わせて使用する方法があります。86100D DCA-Xメインフレームに54754AまたはN1055A TDR/TDTモジュールとオプション202

を搭載して、一体型のTDR/TDT/Sパラメータ測定システムを構成することができます。電子校正(ECal)モジュールにより最小限の接続で高速かつ正確な校正が可能で、N1055A TDR/TDTモジュールの超小型リモートヘッドを直接、DUTに接続して信号忠実度を最適化できます。

86100D（オプション202搭載）と54754AまたはN1055Aを組み合わせてTDR/TDT測定を実行し、インピーダンス測定とSパラメータ測定の両方を使用して、MIPI M-PHY、D-PHY、C-PHYチャネルを特性評価できます。

E5071C ENAオプションTDRのスクリーンキャプチャーでは、すべての測定が1つの画面に表示されます。

SE出力抵抗1 差動リターンロスVBAマクロが自動的に必要な

パラメータのリミットラインを

設定

TDRアプリケーションの簡単かつ直観的なユーザー

インタフェースにより、トラブル

シューティングが可能

コモンモード・リターン・ロス

SE出力抵抗2

差動終端抵抗

業界最小のTDR/TDTリモートヘッドにより、信号忠実度を最適化できます。


プロトコルテスト

モバイル・コンピューティング・デザインの幅広い詳細な解析

プロトコル検証は、主にインタフェース層で必要です。MIPI規格により、さまざまなプロトコルが物理(PHY)層でサポートされています。例えば、CSI-2、DSI-1、DigRF、CSI-3、UFS、UniPro、SSIC、MPCIeのすべてに、異なるプロトコル要件／テストがあります。

D-PHY M-PHY物理層規格

プロトコル規格

CSI-2カメラインタフェース

DSI-1ディスプレイインタフェース

CSI-3 UFS

UniPro

SSIC M-PCIe

U4421A U4431A

キーサイトはD-PHY層とM-PHY層の両方のプロトコルアプリケーションに対応しています。

D-PHYでサポートされているプロトコル規格

CS1-2

カメラ・シリアル・インタフェース2

(CS1-2)規格では、移動体デバイスのカメラとホストプロセッサ間のインタフェースが定義されています。CSI-2は移動体業界に対して、堅牢で拡張性の高く、低電力で高速なコストパフォーマンスの高い標準インタフェースを提供して、さまざまなイメージングソリューションをサポートしています。

DSI

DSI規格では、移動体デバイスの周辺機器（アクティブ・マトリクス・ディスプレイ・モジュールなど）とホストプロセッサ間の高速シリアルインタフェースが定義されています。このインタフェースの標準化によって、消費電力が低く、ほとんど電磁干渉が生じない、高性能のコンポーネントが開発できます。

M-PHYでサポートされているプロトコル規格

UniPro

UniPro(Unified Protocol)v1.6規格は、アプリケーションプロセッサ、コ・プロセッサ、モデムを含むさまざまな種類のコンポーネントに適用されます。UniProの対象アプリケーションには、無線ハンドセット、タブレット、デジタルカメラ、マルチメディアデバイスが含まれます。UniProはシングルリンクからフルネットワークまで拡張できます。

UFS

JEDEC UFS(Universal Flash Storage)規格はMIPI M-PHY規格とUniPro規格を利用しています。最高の性能と電力効率でデータ伝送を実現するために、UFSは業界最先端のインタフェース規格を使用してインターコネクト層を形成しています。

プロトコルの背後にある原因の特定

D-PHYとM-PHYの両方のプロトコルには、物理層からリンク層まで、さらに、トランスポート層から最上位のアプリケーション層までスタックがあります。エラーが存在する位置を真に特定するには、このようなスタックの「中を確認」することができれば便利です。

Keysight U4421A D-PHY/U4431A M-PHYプロトコル・アナライザがこれを実現するのに最適です。「Rawモード」と呼ばれるモードでは、各プロトコルの基礎になる8b/10bの時間相関データを視覚化できます。このような状態を波形またはリストとして表示して、物理層でどのようにパケットが形成されているのかを詳細に解析できます。この表示により伝送プロセス全体を伝搬するデータを解明でき、さらにInfiniiumオシロスコープの時間相関トレースを追加すればより詳細に解析できます。

動作システムの「Rawモード」。このシステムは低電力データ遷移でトリガがかかります。表示で遷移が急増しているので、捕捉されたシーケンスが仕様から予測されるとおりに動作していることがわかります。


この画面から、オシロスコープ表示とプロトコル表示の間に強い相関があることがわかります。下の画面はパケットバーストで、上の緑色の波形は消費電力を示すオシロスコープのアナログ表示です。

CSI-3

CSI-3インタフェースもUniPro規格の最上位で動作します。これはカメラサブシステムをホストデバイスに接続する標準インタフェースです。CSI-2インタフェースより新しく、より広い帯域幅を使用して高解像度センサによるデジタルズームが可能です。また、ダイナミックレンジの向上により、静止画だけでなく高いフレームレートの動画にも対応できます。

SSIC

SSIC(Super Speed in Chip)は既存のUSB

3.0ソフトウェアスタック資産を利用できるようにデザインされていて、次世代デバイス向けに非常に低い消費電力を実現しています。SSICにより、移動体デバイス開発者は、最小の消費電力でUSB 3.0のギガビット速度を利用できるようになります。

M-PCIe

M-PCIeは実証済みのM-PHYテクノロジーと広く普及しているPCIe規格を利用しています。MIPI M-PHY物理層の優れたEMI性能、スケーラブルな帯域幅、低消費電力により、デバイスメーカーは今日利用可能な最高の性能／電力効率を備えたデータ伝送インタフェーステクノロジーを利用できます。

以下のソフトウェアアプリケーションとInfiniiumオシロスコープにより、物理層とプロトコル層を相関させて、リンク層に関してより詳細な解析が行えます。N8802A CSI-2/DSI N8818A UFS

N8802A CSI-2/DSI N8809A LLI

N8807A DigRF/v4 N8819A SSIC

N8808A UniPro N8820A CSI-3

N8824A RFFE

オシロスコープとプロトコル・アナライザを接続すれば、高度なクロストリガ機能を利用できるようになります。オシロスコープのトリガがエラーパケットおよびプロトコルパケットでかかるように設定して2つのパケット間に相関マーカーを配置します。さらにオシロスコープのトレースをプロトコル・アナライザに転送すれば、表示されているプロトコルパケットの詳細を理解できます。


解析ツールによって全体像を把握できます。概要タブには、エラーを含む、任意の時間周期のさまざまな種類のトラフィックのカウント数が表示されます。次に、内蔵されているナビゲーションツールによって各トラフィックが発生した位置をたどることができます。グローバルマーカーを使用して、時間と発生位置の測定をすべてのディスプレイ表示で行えます。さらに短時間でディスプレイをカスタマイズできます。「ピールオフ」タブを使用して、任意のパケットのヘッダー、パケットペイロード（データ）、個々のレーンを分離できます。スプレッドシートのようにデータ列を調整することもできます。例えば、列をドラッグ・アンド・ドロップしたり、デバイダーをダブルクリックしてサイズを変更したり、右クリックして内容を追加／削除したりできます。

任意の数のウィンドウを結合したり、相関のあるイベントをマーカーでトラッキングしたりできます。任意の数のフィルター／表示を適用できます。概要GUIでピールオフタブやドラッグ・アンド・ドロップ画面によって、これらを容易に調整できます。表示に統合されているオシロスコープトレースにより、表示されているパケットのアナログ品質を把握することができます。

マーカーまたはウィンドウの結合により、別の

ウィンドウとの時間相関を

とることができます


Keysight MIPIソリューション

周波数ドメイン／タイムドメイン／数値ドメイン／物理ドメインシミュレーションから電磁界シミュレーションまで、さまざまなシミュレーションテクノロジーを内蔵したADSを使用すれば、デザインを徹底的に評価／最適化することができます。システムシミュレータ、回路シミュレータ、電磁界シミュレータ、スケマティックの取込み機能、レイアウト機能、検証機能が1つに統合されたデザイン環境で、デザインサイクルの途中でのデザインツールの変更に伴う中断／再開がなくなります。http://www.keysight.co.jp/find/ads

Keysight Infiniium Vシリーズオシロスコープでは、最高性能のリアルタイム測定システムを利用できます。Vシリーズは、業界最小のノイズフロア／ジッタ測定フロア、最高のENOBを実現しており、トランスミッターのシグナルインテグリティー測定に最適なツールです。8 GHzから33 GHzまでのモデルがあり、将来のニーズに応じて帯域幅をアップグレードすることができます。InfiniiMax IIIおよびIII+プロービングシステムと組み合わせれば、最も正確な測定と厳格なデザインマージンを実現できます。U7238C D-PHY/

U7294C M-PHYコンプライアンス・ソフトウェア・アプリケーションを使用して、MIPI

物理層の自動テストが可能です。プロトコル・デコード・ソフトウェアにより、物理層とプロトコル層のリンクが可能になります。

N8802A CSI-2/DSI

N8807A DigRF/v4

N8808A UniPro

N8818A UFS

N8809A LLI

N8819A SSIC

N8820A CSI-3

N8824A RFFE

www.keysight.co.jp/find/V-Series

Keysight高性能J-BERT M8020Aでは、最高16 Gb/sまたは32 Gb/sで動作するシングル／マルチレーンデバイスの高速かつ正確なレシーバー特性評価が可能です。M8020Aは、高度に統合されていて、効率的なテストセットアップを実現しています。さらに、自動

in situ校正により、正確で再現性のある測定が可能です。また、インタラクティブなリンクトレーニングにより、DUTのリンクパートナーと同様に動作させることができます。N5990AソフトウェアによりMIPIアプリケーションの自動テストを実行できます。www.keysight.co.jp/find/M8020A

Keysight M8190Aは12 GSa/sの任意波形発生器(AWG)で、M8195Aは65 GSa/sを実現しています。優れた忠実度で高分解能と広帯域幅を同時に実現しています。www.keysight.co.jp/find/M8190A

www.keysight.co.jp/find/M8195A *すべてのBERT/AWG製品の構成に関するご質問は計測お客様窓口にお問い合わせください

Advanced Design System(ADS)

Infiniium DSAX90000Aシリーズオシロスコープ

M8020A BERT

M819xA AWG


ENAオプションTDRによって、高速シリアルインターコネクト解析用のワンボックスソリューションを構成できます。周波数ドメイン、タイムドメイン、アイダイアグラム解析を1台の測定器で行えます。タイムドメインと周波数ドメインの応答を同時にモニターして、シグナルインテグリティーの問題に対する詳細な考察が得られます。MOIは、各規格のコンプライアンステストをサポートする詳細な測定手順ガイドにより、適切なテストを確実に実行するためのものです。セットアップファイルとMOIドキュメントを使用すれば、コンプライアンステストをENAオプションTDRで効率的に行えます。その他の情報：www.keysight.co.jp/find/ena-tdr_compliance

86100D Infiniium DCA-Xオシロスコープは、広いアナログ帯域幅、低ジッタ、低雑音性能により、50 Mb/sから40 Gb/s以上までの光／電気デザインの正確な特性評価が可能です。さらに、使いやすいN1055A 35/50 GHz 2/4ポートTDR/TDTりモードヘッドを使用して、高分解能のTDR/

TDT測定と高速かつ正確なマルチポートSパラメータ測定を実行できます。http://www.keysight.co.jp/find/dca

U4421A CSI-2/DSI用MIPI D-PHYアナライザ／エクセサイザにより、モバイル・コンピューティング・デザインの詳細な解析が可能になります。U4421A CSI-2/DSI用MIPI D-PHYエクセサイザオプションは、デザインへの高解像度画像／ビデオ信号入力に必要なレコード長を備え、信号性能が異なるさまざまなデバイスバスからのトラフィックを正確にシミュレートできます。http://www.keysight.co.jp/find/U4421A

最大ギア3のHSデータレート、16 GBのトレース容量、4つのデータレーンでPHY層からアプリケーション層までの複数のM-PHYバスをトラッキングできます。システム表示を制限なくカスタマイズできる高度なインタフェースも備えています。さらに、購入後に新しいプロトコル／機能をいつでも追加できます。http://www.keysight.co.jp/find/U4431A

Keysight E5071C ENAオプションTDR

Keysight U4421A MIPI D-PHYアナライザ／エクセサイザ

Keysight U4431A MIPI M-PHYプロトコル・アナライザ

Keysight DCA 86100D広帯域サンプリングオシロスコープとN1055A TDR/TDTモジュール


カタログタイトルカタログの種類カタログ番号Advanced Design System Brochure 5988-3326EN

Infiniium Vシリーズオシロスコープ Data Sheet 5992-0425JAJP

U7238A MIPI D-PHYコンプライアンス・テスト・ソフトウェア（Infiniiumオシロスコープ用） Data Sheet 5989-9337JAJP

U7249A MIPI M-PHY Compliance Test Software for Infiniium Oscilloscopes Data Sheet 5990-8933EN

Keysight J-BERT M8020A 高性能BERT Data Sheet 5991-3647JAJP

E5071C ENAネットワーク・アナライザ Data Sheet 5989-5479JAJP

Infiniium DCA-X 86100D Wide-Bandwidth Oscilloscope Mainframe and Modules Data Sheet 5990-5824EN

N1055A リモート・ヘッド・モジュール35/50 GHz 2/4ポートTDR/TDT（86100D DCA-Xシリーズオシロスコープ用）

Data Sheet 5991-3813JAJP

U4421A MIPI D-PHY Protocol Exerciser/Analyzer Data Sheet 5991-0488EN

Keysight U4431A MIPI M-PHY Protocol Analyzer Data Sheet 5991-2544EN

Mobile Computing Interfaces Architecture Anticipate Design Challenges̶ with Keysight MIPI Test Solutions

Poster 5990-9154EN

How to Test a MIPI M-PHY High-Speed Receiver Challenges and Keysight Solutions Application Note 5991-2848EN

デジタルデザイン、インターコネクト規格の問題の特定、最適化、製品の出荷 Brochure 5990-5438JAJP

関連カタログ


myKeysight

www.keysight.co.jp/find/mykeysightご使用製品の管理に必要な情報を即座に手に入れることができます。

www.axiestandard.org

AXIe（AdvancedTCA® Extensions for Instrumentation and Test）は、AdvancedTCA®を汎用テストおよび半導体テスト向けに拡張したオープン規格です。Keysightは、AXIeコンソーシアムの設立メンバーです。

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LXIは、ウェブへのアクセスを可能にするイーサネットベースのテストシステム用インタフェースです。Keysightは、LXIコンソーシアムの設立メンバーです。

www.pxisa.org

PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）モジュラー測定システムは、PCベースの堅牢な高性能測定／自動化システムを実現します。

www.keysight.com/go/quality

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