M-PHY是一種高速序列介面技術，專為低功耗和極限效能需求設計，廣泛應用於多種電子設備。但驗證流程需考量訊號完整性、等化機制及協定層互通性，以確保穩定性和相容性。
M-PHY是一種內嵌時脈(Embedded Clock)的高速序列介面技術，專為極限效能與低功耗需求下所設計。具備超高頻寬、低針腳數、通道可擴充性及高能源效率等優勢，是目前高速資料傳輸架構中最重要的實體介面之一；廣泛應用於快閃記憶體、AI計算、智慧型手機、高階相機、RF子系統，以及晶片間處理器通訊(Inter-Processor Communication, IPC)等領域。
在實際應用中，M-PHY最主要的角色是作為UniPro協定的實體層，並與UniPro一同納入JEDEC的UFS協定規範。在最新一代UFS 5.0中，M-PHY也是高速儲存與行動運算平台的關鍵技術；其應用範圍從旗艦智慧手機、AI邊緣裝置、穿戴式設備到高效能相機等多種終端產品(如圖1)。
圖1 M-PHY與UniPro協定堆疊示意，搭配JEDEC定義的UFS應用層協定
M-PHY 6.0驗證挑戰：高精準測試架構需求
隨著M-PHY介面速度不斷提升(目前達HS-G6等級)，其極高資料傳輸速率、多通道(Multilane)架構與複雜的相容性要求，使M-PHY實體層的驗證變得極具挑戰性。M-PHY 6.0的重大革新，傳輸效能超越前代86%。MIPI聯盟和JEDEC組織即將推出的M-PHY 6.0、UniPro 5.0規範，對效能達成了重大改革，傳輸速度最高可達10.8GB/s，比UFS 4.0和4.1的5.8GB/s效能提升了86%。JEDEC稱這項突破將滿足未來的AI行動裝置、智慧型手機和邊緣運算設備的需求，這些設備依賴大型資料集的超高速存取，來達成如AI即時問答等功能。
新一代M-PHY 6.0介面及新增的HS-G6 Gear標準，支援的資料速率是前代HS-G5最大資料速率的兩倍。且MPHY 6.0的資料採用新型PAM4訊號模式與1b1b編碼，使單一時間內傳輸的訊號量提高；雖然訊號複雜度也提升，但M-PHY 6.0使用前向糾錯(Forward Error Correction, FEC)來處理及修正訊號，能夠修正多達3位元組資料。此外，M-PHY 6.0使用Transmitter Equalization來防止訊號重疊，降低符號間干擾(Intersymbol Interference, ISI)。
M-PHY 6.0與UFS 5.0測試分析
Protocol Insight是目前提供符合UFSA一致性測試矩陣(Compliance Test Matrix)驗證的協定測試設備供應商之一。其Falcon系列最新研發的G600R與G650R UFS/UniPro協定驗證與分析儀，專為新一代UFS 5.0與M-PHY 6.0的高速、高複雜度測試需求所設計，並將示波器與邏輯分析儀功能整合於單一平台，讓使用者能以一台設備快速識別複雜的協定與訊號問題，有助於提升除錯與驗證效率(如圖2)。
圖2 Falcon G600R/G650R協定與訊號除錯功能示意
G600R與G650R完整支援最新UFS 5.0、UniPro 3.0及M-PHY 6.0 HS-G6測試規格。設備配備2個雙向MIPI M-PHY 6.0匯流排通道，可同時進行類比訊號即時擷取(Real-time Analog Data capture, RAD)，並將封包資料與RAD資訊進行時間對應顯示。系統同時提供Smart Tune equalization、Eye Monitor、Trace Validation與Events View事件視圖等獨特功能，協助使用者在實體層與協定層之間建立完整的可視化關聯，有助於定位跨層級問題，進而有效縮短驗證週期(如圖3)。Falcon系列亦支援連結流量產生與錯誤注入功能，可用於主機模擬、壓力測試、合規性與一致性驗證。
圖3 呈現M-PHY 6.0訊號的眼圖(Eye Diagram)及即時監控功能
M-PHY 6.0 HS-G6訊號分析
G600R與G650R的特色功能在於採用高性能類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)對輸入資料進行連續取樣，並開啟PAM4和PAM2眼圖做訊號補償，在不使用FEC的情況下，將M-PHY 6.0 HS-G6的原生誤碼率1E-6提升至1E-15。這些補償提供即時鏈路阻抗、原始訊號資料、眼圖品質和信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)資訊。恢復的資料被轉換為資料包格式，並以UFS、TFS和UniPro協定視圖呈現。同時，每個通道的時間關聯類比資料也會與封包資料同步顯示，讓使用者能同時觀察協定行為與實體訊號狀態(如圖4)。
圖4 透過離線檢視器觀察Eye Monitor
G650R則支援主機模擬(Host Emulation)以及UniPro和JEDEC的一致性測試(Compatibility Test Suite, CTS)，實現協定分析與類比訊號擷取的同步整合，滿足高速儲存與行動平台SoC對UFS/UniPro高可靠度驗證需求。
M-PHY 6.0驗證流程革新
推升至HS-G6等級，介面設計的挑戰已不再僅止於頻寬本身，而是橫跨實體層訊號完整性、等化機制、錯誤行為，以及協定層互通性的整體驗證問題。
在PAM4調變、多通道架構與FEC並存的高速環境中，同時掌握類比訊號行為與協定封包關聯的測試架構，能夠有效支援除錯及一致性驗證流程。藉由整合即時類比擷取、高解析ADC與完整的UFS/UniPro協定分析能力，工程團隊可在單一平台上完成跨層級觀測與問題定位，以確保M-PHY 6.0介面的穩定性、相容性與量產可行性，是高速儲存與行動運算平台落地的重要技術關鍵。
(本文由翔宇科技提供)