AI时代的xPU“心脏”与“神经”：xPU硅后验证难点与应对方案

从流片到商用的最后一公里，泰克全栈测试方案如何确保每一颗xPU都性能澎湃？

在AI时代，xPU（GPU、NPU、ASIC）的算力是行业焦点。但您是否深思过，从设计蓝图到稳定服务于千亿参数的大模型，那道决定生死的“硅后验证”鸿沟究竟有多深？

当“首次流片”成功，真正的硬仗才刚开始。根据泰克北京open day技术论坛线上分享的行业洞察，xPU的硅后验证是一场与时间赛跑的极限挑战，其痛点往往隐藏在细节之中：

● EVB及测试方案设计（3-5个月）：不仅需要确定测试方法，更痛苦的是对PCIe 6.0/7.0等最新高速接口测试标准的不确定性。

● Bring-Up（1个月）：时钟分配测试和上电时序是这一阶段的核心任务。正如我们在BJopenday中分享的，芯片验证的挑战之一是“时钟的抖动、时延测试要求高”。一个微小的抖动问题，可能导致整个系统无法建立稳定可靠的数据传输通道，使得后续所有复杂高速接口验证的基础不复存在。

● TT工艺角验证（>5个月）：电源完整性、Clock/PLL Margin测试、高速接口标准测试，每一项都依赖手动摸底和反复试错。测试重复性差、人力成本高昂是普遍困境。

● 其他工艺角验证（>3个月）：自动化测试、7x24小时运行、海量数据传输与管理的挑战接踵而至。

面对这些痛点，传统“人海战术”已力不从心。你需要一套能从底层物理层到顶层协议层，提供极致精度、极致效率、极致洞察力的伙伴。

硬核基石：DPO714AX，芯片验证前期的“精准心跳仪”

芯片验证的前期，当高速数据尚未跑通时，时钟分布是系统的生命线。泰克DPO714AX示波器，作为7系列平台的旗舰，其核心价值正是在于精准捕获并剖析这颗“数字心脏”的每一次跳动。

确保时钟分配网络的健康：在芯片Bring-Up阶段，工程师必须验证参考时钟经过分配电路（如Buffer、PLL）后，到达各模块的时延（飞行时间）与抖动是否满足建立与保持时间要求。DPO714AX凭借其业界领先的极低本底抖动（≤50fsrms @ 100ns持续时间）和高保真的信号捕获能力，确保你测量到的时钟抖动是芯片的真实表现，而非示波器自身的噪声。这对于验证PLL锁相环的相位噪声性能和整个时钟树的设计裕量至关重要。

QuietChannel™ 技术——你的测试余量倍增器：在25GHz高带宽下，传统示波器的噪声会淹没微小的时钟抖动信号。泰克通过创新的QuietChannel™技术，将噪声进一步降低至767μVrms。实测效果惊人：在20.03Gb/s的时钟信号下，不开启QuietChannel时眼高仅为561.9mV，眼宽24.31ps；开启后眼高飙升至752.4mV，眼宽扩张至31.73ps，眼高与眼宽均提升超过30%！这意味着在严苛的工艺角验证中，QuietChannel能为你打开真实时钟信号的“眼图”，提供宝贵的测试余量，让你在标准边缘依然能得出可靠结论，避免误判导致的返工。

全貌洞察，一针见血：传统示波器难以发现隐藏的时钟问题。而DPO714AX在Tekscope平台中，让你能对同一个时钟测量项，同时进行时域（波形）、频域（频谱）、时域（时间趋势）和统计域（直方图）的同步分析。例如，当你的时钟频率看起来杂乱无章时，通过时间趋势图可能看不出端倪，但切换到频谱图，一个100kHz的电源干扰可能立即现形。这种多域联动的分析能力，是在芯片验证前期快速定位时钟根因的关键。

标准依从性，一步到位：针对PCIe等高速总线的时钟抖动测试，DPO714AX搭配的软件内置了复杂的64种组合的通用时钟架构和抖动滤波器，确保你的时钟分析完全符合行业规范，让后续的合规性测试从一开始就建立在可靠的基础上。

时间的艺术：精准的时钟分布测试方法论

时钟是数字系统的“心脏”，泰克提供从基础到标准的全链路测试方法。

● 从周期抖动到相位噪声：利用抖动和眼图分析工具，不仅能对所有捕获周期进行无漏失的连续测量，还能通过时间趋势图和频谱图发现潜在问题（如7MHz的电源干扰）。传统测量在这些隐藏问题面前是无能为力的。

● 确保建立保持裕量：建立与保持裕量受时序抖动和飞行时间影响。泰克的方案能精确量化这些影响，并评估PLL从数据中恢复时钟的质量，从而验证时钟分配对系统误码率的贡献。

● 复杂的算法验证：针对最严格的时钟抖动测试标准，泰克在软件中内置了完整的算法流程：计算原始TIE -> 做FFT -> 生成滤波器传递函数 -> 通过滤波器滤波 -> 做逆FFT -> 计算RMS。确保每一次测量都经过科学、严谨的处理。

AI时代的生产力：tmdevices，让AI为测试赋能

当行业在讨论AI的推理与训练时，我们将AI的能力引入了测试领域。泰克的tmdevices驱动库，是开启“AI+测试”大门的钥匙。

降低编程门槛，聚焦核心问题：tmdevices以简洁的SCPI格式和自动代码补全功能，极大地降低了仪器程控的学习曲线。你不必再为繁琐的底层通信协议烦恼。

为AI自动化铺路：结合泰克全新的TekHSI高速接口（相比传统VXI-11快10倍），你可以在AI系统中快速集成波形采集。例如，一个简单的代码块就能实现10倍于传统程控的数据吞吐量。

想象一下未来的应用：

● AI驱动的时钟异常检测：利用tmdevices快速采集大量时钟抖动波形数据，作为标注数据集，训练AI模型自动识别来自电源纹波或其他噪声源的时钟扰动模式。

● AI自动迭代验证：在7x24小时的工艺角验证中，AI模型可以通过tmdevices控制示波器和BERT，根据实时结果动态调整测试参数（如均衡器设置、PRBS码型），实现自主智能迭代优化，这比传统脚本效率高得多。

● 数字孪生协同：AI模型可以基于tmdevices采集的真实时钟抖动数据，实时校正系统仿真模型，使虚拟调试更贴近物理现实。

全流程的上帝视角：SIM软件与自动化平台的力量

测试不只是单点测量，更是系统性工程。泰克的SIM软件（TekExpress，TekScope，DPOJET等）构成了强大的自动化分析平台。

一键式标准合规测试：泰克的SIM软件可以引入各种各样的参数模型，模拟出从封装，信道，均衡各种条件下的波形，帮助工程师快速评估整个高速链路各个环节的信号质量，这意味着你的测试结果就是“标准答案”。

Clarius资产管理平台（CCS）：以PCIe 3/4测试为例，人工操作20个DUT的8个Lane需要约9天。而使用Clarius平台，通过统一调度和自动化流程，可实现高达5倍的上市时间（TTM）提升，同时实现对昂贵仪器的资产回报率（ROI）的实时洞察。

结语

AI时代正在不断提升xPU验证复杂度。面对高速接口、时钟系统、电源完整性以及自动化验证带来的挑战，测试平台已不再只是测量工具，而是决定研发效率与产品成功率的重要组成部分。

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市，致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案，解决各种问题，释放洞察力，推动创新能力。70多年来，泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅，敬请登录：tek.com.cn。