百佳泰為首波VESA官方授權DisplayPort 2.1認證實驗室，從2022年中開放DisplayPort 2.1產品認證以來，已協助各大品牌廠商及ODM廠商取得DisplayPort 2.1產品認證。
本文將分享DisplayPort 2.1產品在認證測試時的常見問題及改善建議。
DisplayPort 2.0或2.1？
首先來釐清DisplayPort 2.1和2.0的版本間容易產生誤解的地方。起初VESA協會於2019年發表DisplayPort 2.0 SPEC，事隔三年發表DisplayPort 2.1 SPEC，其中特別針對Protocol Layer、Cable ID以及Connector進行改善及更新。百佳泰常常收到客戶諮詢：若要通過DisplayPort 2.1認證，其規範是否分為CTS 2.0或是CTS 2.1版本？正確解答是：目前認證規範以CTS 2.1版本為主，而所有測試設備的測試方式也都是照著CTS 2.1版本制定。
接下來將依序針對Source端及Sink端在DisplayPort 2.1認證測試上實際發生過的問題，挑選幾項最常發生的問題進行分享。
Source常見問題：
須留意DisplayPort 2.1新增測項
DisplayPort 2.1 UHBR實體層測試
此為DisplayPort 2.1新增測試項目。DisplayPort 2.1新增了UHBR(Ultra High Bit Rate)傳輸模式，UHBR可以讓單通道(Lane)的傳輸頻寬從原本8.1Gbps提升到20Gbps，此測項針對10Gbps、13.5Gbps和20Gbps狀態進行測試。速度更高表示訊號的衰減會隨著距離的增加而加快，電氣特性的10Gbps和13.5Gbps速度基本上跟DisplayPort 8.1Gbps和HDMI 12Gbps相近，相信大部分廠商的技術團隊早就具備這二項的設計經驗，因此一般來說10Gbps和13.5Gbps的測試，都可以順利通過所有強制(Mandatory)測試項目。
然而，真正的考驗是20Gbps測試。百佳泰測試經驗中，目前20Gbps測試容易在眼圖(Eye Diagram)以及抖動(Jitter)的測試項目中失敗(圖1)。DisplayPort的發射器(Transmitter)IC到連接器(Connector)之間的trace如果過長，就會造成過多的訊號衰減，有很大的機率會無法通過認證測試。根據測試經驗，百佳泰建議可以加一顆訊號中繼(Redrive)或是重計時器(Retimer)IC來補償訊號衰減，避免造成Fail。
圖1 正常情況下的眼圖(左)；正常情況下的抖動(右)
DisplayPort 2.1反射損失測試
DisplayPort 2.1認證測試新增了差動反射損失(Differential Return Loss)和共模反射損失(Common Mode Return Loss)，而這一測項也是常見Fail的項目之一。尤其大部分的受測物(DUT)都是在共模反射損失的部分Fail。
能否通過此測項的其中一個重要關鍵因素是：產品是否使用增強型連接器(Enhanced Connector)。Enhanced Connector是DisplayPort 2.1 SPEC新增的項目，主要目的是讓UHBR產品可以採用Enhanced Connector以確保UHBR10/13.5/20傳輸的品質。
接下來比較一下相同產品在使用Non Enhanced Connector跟Enhanced Connector的差異(圖2)。
圖2 Non Enhanced Connector(左)；Enhanced Connector(右)
從圖中可以明顯看出使用Enhanced Connector的話，整體反射損失相對來說比較好。
上述圖中的測試評判標準(Test Criteria)是以DisplayPort 2.0 SPEC為準，不過後來VESA評估早期以DisplayPort 2.0 SPEC為評判標準的測試資料後，決定放寬差動反射損失和共模反射損失的測試標準，並列入DisplayPort 2.1 SPEC規範中。 圖3為DisplayPort 2.0 SPEC及DisplayPort 2.1 SPEC中的差動/共模反射損失標準對照圖，相互比較後可以得知，共模反射損失值約放寬2~3db，差動反射損失則放寬3dB之多。
圖3 DisplayPort 2.0 SPEC及2.1 SPEC中的差動/共模反射損失標準對照
目前的認證套用DisplayPort 2.1標準，所以現在的產品比較容易通過差動/共模反射損失測試。
以上為DisplayPort 2.1 Source認證測試比較常見會發生問題的測項，而這些項目相應的設計也會影響到PCB是否需要改版，進而影響廠商產品的設計成本。
Sink常見問題：Fail原因複雜仰賴經驗
接下來是DisplayPort 2.1 Sink認證測試中常見的問題。
DisplayPort 2.1差動/共模反射損失測試
第一個問題跟Source狀況相同，也是差動/共模反射損失測試。解決方法同上，此處不再贅述。
DisplayPort 2.1 Cable ID Detection Test
第二個是Cable ID Detection Test沒有作動的問題。
UHBR線纜分為DisplayPort 80跟DisplayPort 40，所以連接的線纜類型除了Legacy線纜，還必須加上DisplayPort 80線纜跟DisplayPort 40線纜，故UHBR Sink產品必須能夠分辨接上來是什麼類型的線纜，並將線纜資訊填入DisplayPort CD register 0x2217(圖4)，讓UHBR Source也能分辨其線纜類型。
圖4 DisplayPort CD register 0x2217
關於這個測試項目，百佳泰建議的改善方法是各別針對硬體跟韌體(Firmware)進行設計變更。
DisplayPort 2.1抖動容忍度測試
第三個是抖動容忍度測試(Jitter Tolerance Test)，在這個測項Fail的原因可以分為二種。
一種是AUX Communication上出了問題(如圖5紅框所示)，即使沒有進入測試RX IC對抖動的容忍程度，也就是即使沒有上抖動時，UHBR Sink還是回報測試Fail。通常遇到此問題時，建議先檢查AUX Communication for Jitter Tolerance Test回應流程是否正確。
圖5 AUX Communication出現問題
另一種是真的有測到RX IC在不同抖動頻率的容忍度程度問題。目前在10Gbps及13.5Gbps速度上，大部分UHBR Sink產品都可以通過測試，但是在20Gbps上，就不一定能夠順利通過。若遇到此問題，建議調整UHBR內的Retimer或Scaler的EQ參數，來通過此項測試。
掌握測試內容輕鬆取證
本文分享DisplayPort 2.1 Sink跟Source產品在開放認證後，百佳泰在執行測試上常遇到的問題。希望透過本文的經驗分享，幫助廠商在產品開發設計上即早解決問題，通過認證。
除了DisplayPort，百佳泰也同時提供其他影音介面的認證服務，如HDMI、Thunderbolt等，更備有大量的實體產品可協助情境模擬及相容性測試服務。
(本文作者為百佳泰產品認證暨硬體認證技術中心技術經理)