㈠ 晶元測試——MIPI D-PHY
大家好！由是德科技與上海集成電路技術與產業促進中心（上海ICC）聯合撰寫的晶元測試系列內容與您見面，本期聚焦在MIPI D-PHY測試，內容整合了雙方資深工程師的豐富經驗，以下為摘要：
2. MIPI D-PHY技術概覽
3. MIPI D-PHY物理層CTS測試
4. MIPI D-PHY晶元測試難點
MIPI D-PHY技術在移動應用處理器領域發揮關鍵作用，是MIPI聯盟為移動設備設計的介面標准之一，尤其適用於攝像頭介面（CSI）和顯示介面（DSI）。MIPI D-PHY具有高速、低功耗、低成本的特性，廣泛應用於移動和物聯網設備。該技術包含物理層、協議層和應用層，相同的物理層可承載不同協議。以下為詳細概述：
1. MIPI D-PHY技術在移動應用中具有高度成熟性，支持CSI-2和DSI/DSI-2協議。其中，物理層（Phy Layer）由MIPI聯盟制定標准，採用D-PHY和C-PHY協議。
2. D-PHY技術通過主從間源同步介面，實現1對單向差分時鍾和1～4對單向或雙向差分數據線的高速數據傳輸，採用DDR方式，即在時鍾的上下邊沿都有數據傳輸。D-PHY Two Data Lane PHY Configuration展示了雙數據通道配置。
3. D-PHY的物理層支持HS（高速）和LP（低功耗）兩種工作模式。HS模式採用低壓差分信號，有端接，適用於傳輸高數據速率（可達9Gbps），而LP模式採用單端信號，無端接，數據速率較低，但功耗低，適用於EMI限制情況。交替低功耗模式提供最低4Mbps前向和1Mbps反向數據速率。
4. MIPI D-PHY的板級設計相對簡單，但晶元內部架構和I/O技術復雜。包含發送（master）、接收（slave）及互連通道，通道類型包括時鍾通道、單向數據通道和雙向數據通道。收發通道模塊包含線路介面、控制/介面邏輯和協議介面。控制/介面邏輯負責實現不同模式的信號處理和解碼。
5. TLIS傳輸線互連架構支持不同傳輸距離，可選支持不同速率插損模板。物理層測試涉及發射機和接收機測試，發射機測試主要基於示波器和自動化測試軟體，接收機測試基於高速任意波形發生器。信號電平示意圖和示波器捕獲的MIPI D-PHY信號顯示了HS和LP模式的信號特性。
6. MIPI D-PHY的測試項目包括TX信號的定時和信號特性、RX信號的電氣特性、介面阻抗和S參數。測試過程中，針對不同速率的MIPI版本，選擇合適帶寬的示波器和自動化測試軟體。MIPI D-PHY Tx測試示波器帶寬及軟體推薦、MIPI M-PHY發射機一致性測試應用軟體、用於Infiniium示波器的MIPI C-PHY一致性測試軟體等工具在測試中發揮關鍵作用。
7. MIPI D-PHY的復雜內部組成和電氣架構導致了測試的復雜性，MIPI聯盟開發了Conformace測試套件（CTS）來優化產品互通性。通過CTS測試，開發者可以確保產品能夠在多種MIPI使用環境中正常工作。
8. MIPI D-PHY的測試項目包括TX信號和RX信號的特性，如數據LP-TX信號、時鍾LP-TX、數據HS-TX、時鍾HS-TX、時鍾/數據時序參數、低功耗初始化序列/超低功耗序列/BTA要求等。這些測試參數的詳細說明涉及VOH/VOL電平、電壓參數、時間參數等，包括數據信號LP-TX的ULPS序列、時鍾LP-TX、高速數據信號HS-TX的差分電壓VOD(0)、VOD(1)、高速時鍾與數據時序參數Tskewcal-sync/Tskewcal等。
9. MIPI D-PHY Rx測試基於高速任意波形發生器，配合自動化測試軟體完成。M8190/95A可以生成特定波形信號模擬MIPI D-PHY的Tx信號，示波器校準後，信號輸入DUT的Rx，完成測試。測試結果通過讀取DUT的Error Counter或PPI介面讀取DUT內部數據等方法進行驗證。
10. 實測中需要關注MIPI D-PHY信號測序復雜性、MIPI板子高集成度導致的測試點難以觸及、測試夾具選擇、通道探頭延遲校準、信號組網差異、校準工模電平獲得准確幅度參數以及Rx測試中同步AWG以生成更高速率信號等挑戰。通過使用特定工具和方法，可以有效應對這些挑戰，提高測試效率和准確性。