集數據、電力與影音訊號傳輸功能於一身的USB Type-C介面技術，市場應用版圖正持續擴張，然而不同應用對Type-C的功能定義與設計要求不盡相同，因而造成諸多測試挑戰。開發人員若能做好先期測試並善用自動化測試方案，可有效減輕作業負擔。
Type-C連接器的特性之一是正反可插，這樣的特性使設計較為「麻煩」，例如必須了解兩面元件之間的交互作用等。此外，對於測試而言，最顯而易見的影響就是測試時間會拉長。
太克(Tektronix)技術經理黃芳川(圖1)指出，基本上，USB 3.1 Gen 1的實體層測試時間約需2.5分鐘，USB 3.1 Gen 2約需10分鐘，兩者相加為12.5分鐘，正反皆需測試就需要25分鐘。Type-C規格雖然是以USB 3.1 Gen 2為主，但當中其實仍有USB 3.1 Gen 1規格，因此兩者皆需測試。
 |
| 圖1 太克科技大中華區行銷業務協理張天生(左)及技術經理黃芳川，兩人指出USB Type-C的正反可插特性使得測試時間拉長，測試自動化可減少工程師的負擔。 |
測試時間的拉長，也就更突顯自動測試的必要性，「手動不僅會占據工程師的時間，而且也容易出錯。」太克科技大中華區行銷業務協理張天生強調。
測試時間拉長 自動化更為必要
Typ-C的興起帶動USB 3.1 Gen 2的盛行，但也帶來許多測試挑戰，黃芳川提到，相較於USB 3.1 Gen 1，測試USB 3.1 Gen 2時多了許多抽象深奧的項目，這並非一般工程師所能應付，尤其是對那些因為看好Type-C的發展，直到現在才開始切入USB領域的業者而言就更困難了，勢須有賴量測儀器業者推出相對應的軟體套裝因應。
整體而言，進入USB 3.1 Gen 2的10Gbit/s高速傳輸時代，發射端(Tx)及接收端(Rx)測試皆面臨更多及更新的挑戰。在發射端部分，業者必須確認自家生產的裝置是否符合過去三個世代的USB規格，以及確保該裝置能取得USB IF的認證，不會在相容性方面出現問題。而在接收端部分，重點就在於需進行抖動耐受度(Jitter Tolerance)及SSC測試。為了協助客戶能夠熟悉相關Tx及Rx測試，太克在近幾個月頻繁舉辦研討會及訓練課程，此外，分布在太克內的多間測試實驗室也常見客戶帶著待測物前來取經，足見Type-C的熱絡。
USB Type-C提供Alt Mode 增加測試複雜度
Type-C設計及測試的困擾，還來自於將許多東西都混在一起，也就是和HDMI、DisplayPort等高速傳輸介面的整合，黃芳川進一步說明，「Type-C的替代模式(Alt Mode)連結了多種高速傳輸介面，因此在測試設計中需多增一個控制器，才能在各種規格間切換。」發展至今，USB Type-C Alt模式已納入愈來越多的傳輸介面規格，除了DisplayPort、MHL等之外，甚至是主導TV顯示介面的高畫質多媒體介面HDMI，也已發布USB Type-C連接器Alt模式。
太克日前已推出DisplayPort Type-C發射器測試方案，支援USB 3.1規格下的替代模式之一。DisplayPort相容性測試的最大挑戰之一是測試時間極長，而此方案的全自動化程序能在不到6小時內完成全套DisplayPort Type-C相容性測試，較其他競爭產品需耗費16小時能節省不少時間。
據了解，此版本的關鍵特性之一是引入DPOJET量測軟體，有助於分析待測物特性和進行除錯。也就是說，如果在相容性測試期間發生測試失敗，使用者可進入DPOJET DisplayPort量測庫，深入瞭解波形壓到眼圖遮罩等問題，並查看預加重位準與電壓擺幅之間的關係測試，以執行進階分析。
傳輸速度高達10Gbit/s 訊號完整度是重點
如上所述，USB Type-C連接器歸格一出，USB 3.1、Thunderbolt、DisplayPort、HDMI等高速傳輸介面皆積極與之進行整合。包括USB 3.1 Gen 2在內的這些介面規格的傳輸速度發展至今已越過10Gbit/s門檻，Thunderbolt 3.0甚至已經升至20Gbit/s，這就為訊號量測帶來了新的挑戰。
安立知(Anritsu)業務暨技術支援部專案副理王榆淙(圖2)說明，過去當傳輸速度還在5Gbit/s這個階段時，廠商多僅需要在發射端(Tx)以即時示波器進行訊號量測，而現在20Gbit/s的傳輸速度會導致干擾變大，因此利用誤碼率分析儀(BERT)進行接收端(Rx)的訊號驗證測試也就有其必要性。
 |
| 圖2 安立知業務暨技術支援部經理杜建一(右)及專 案副理王榆淙指出，高速傳輸介面越過10Gbit/s門檻，為接收端的訊號完整度測試帶來新挑戰。 |
針對客戶所需驗證的技術規格越來越多，為了減少客戶的負擔，量測儀器業者的解決方案架構通常是以一台機器搭配各種自動測試軟體來執行各種規格的測試。例如，針對主動元件的測試部分，安立知以MP1800A BERT為基礎結合各項軟體，就能滿足多種內部及外部傳輸介面的測試及彼此之間的互測需求，涵蓋PCI Express、USB、DisplayPort及Thunderbolt等。
對於業者而言，接收端訊號測試最常出現問題的部分為抖動耐受度測試，而安立知基於MP1800A的解決方案就能簡化抖動耐受度測試的校準作業，有助相關測試的順利進行。
王榆淙進一步說明，基本上，由於數據通訊流量成長快速，因此數位通訊系統必須相應地大幅擴增容量與速度，而在介面標準速度增加的同時，確保訊號的完整性變得越來越困難，因而必須使用抖動耐受度測試以確認保性能餘裕。而PCI Express與USB等這些高速介面必須使用稱為「鏈路訓練與狀態機」(LTSSM)的狀態機控制，以執行裝置之間的通訊，因此，執行裝置測試的量測儀器也必須支援LTSSM，安立知推出用於MP1800A的MX183000A高速串列資料測試軟體就可產生狀態轉換所需的波形訊號，進而轉換至抖動耐受度測試所要求的回送(Loopback)狀態。
做好Pre-test 可省下後續成本及麻煩
「從量測儀器的角度來觀察Type-C的發展趨勢，發現近一年來有越來越多主板、插卡及外部裝置都已建有Type-C，被動元件的相關測試需求也就大增。」安立知業務暨技術支援部經理杜建一指出，「為了協助客戶能以合理成本完成測試，安立知推出的ShockLine向量網路分析儀解決方案拿掉了『螢幕』，讓客戶直接連結至平常習慣使用的螢幕，這可以省下不少採購成本。」此外，機器體積的縮小，也能提供更大的機動性，且ShockLine向量網路分析儀系列的頻率範圍已擴展至43.5GHz並已針對Type-C測試進行最佳化。
「在組裝前就先測試元件，這能省掉不少後續麻煩，再者，在送去外部專業實驗室驗證前就先進行預測試，可以大幅降低重測的可能性，這方面就能省下不少費用了。」杜建一進一步指出，此方案不僅節省費用，且能節省時間。簡單的用戶介面能實現複雜測試的自動化，大幅縮減設備校準所需的時間，進而縮短了整體測試的時間，顯而易見的效果就是減輕了測試工程師的工作負擔。
各項裝置目前仍持續朝向輕薄短小的方向發展，加上Type-C的接腳數量充裕且是用高頻傳輸，因此Type-C的大紅特紅是可以預料的，事實上這趨勢也已在發生。眼前，量測儀器廠商視Type-C及USB 3.1 Gen 2是成長潛力極大的市場，而面對高速周邊傳輸介面接下來的規格進展，這些能夠早期參與規格制定的儀器業者也已規畫好未來2∼3年的Roadmap，準備好迎接傳輸速度更高的時代來臨。