Tag Archives: 高周波

PCIe課題を一挙解決！アリオン開発の高効率テストフィクスチャー

Allion Labs  PCIe規格の進化と課題 PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）は、現代のコンピュータシステムに欠かせない相互接続技術であり、高周波・高速データ伝送が求められる中、性能と信頼性に対して非常に高い要求が課されています。PCIe 5.0、6.0、7.0といった新世代規格の導入により、データ伝送速度は飛躍的に向上しましたが、それに伴い、信号の整合性や安定性に関する課題も浮き彫りになっています。 高速・高周波化：PCIe 5.0では32Gbps、PCIe 6.0では64Gbps、そしてPCIe 7.0では1チャネルあたり128Gbpsの伝送速度を実現。これにより、信号の整合性やタイミング精度の要求が大幅に高まっています。 多様な用途：コンピュータシステムだけでなく、消費者向け電子機器、自動車、工業分野にも活用が広がり、製品の信頼性に対する要求が一層厳しくなっています。 信号の複雑さ：高速伝送や多様な信号タイプが求められるため、PCIe信号の測定と管理が一段と難しくなっています。 PCIe電気信号の測定を行わなければならない理由 [...]

医療分野の大敵！ケーブルの伝搬遅延による画像診断の誤判問題

Allion Labs 技術の急速な発展に伴い、高周波・高速電子製品が絶え間なく開発されている一方、高周波伝送による伝搬遅延問題は、通信およびエレクトロニクスの分野において無視できない課題となっています。高周波データ伝送の需要が成長し続ける中、伝搬遅延は通信速度、データ精度、総合性能に直接影響する障害となると考えられます。伝搬遅延による影響は広い範囲に及ぶため、今後、電子機器が通信やデータ伝送で優れた性能を発揮するには、遅延の問題を完全に解決しなければなりませが、非常に難しい課題となります。 伝送遅延による潜在的なリスク 伝送の遅延は、個人生活からビジネスの運用に一連の潜在的なリスクをもたらす可能性があります。例えばデータのバックアップオーディオビデオの同期を行うと伝送が遅くなったり失敗するなどを引き起こし、メーカーは市場シェア率やブランドへの信頼性低下の危機に直面してしまいます。特に、医療分野でリアルタイム画像表示や画像同期を伴う医療機器が遅延してしまうと重大なことになります。高周波伝送ケーブルは医療分野で重要な役割を担っています。特に医用画像診断においては通常、超音波診断装置やX線/CT検査装置、MRI装置などに使用されています。 医師はリアルタイムに画像診断の結果を写真や画像で判断しますが、高周波伝送による遅延は診断の即時性、画質品質の正確性、診断の安定性に大きな影響を与えます。もし誤判断になってしまえば、悲惨な結果が生じます。  事例  伝搬遅延（Propagation delay）は、市販のケーブル・アセンブリ(Cable Assembly)や未加工の裸線（Raw Cable）に影響を与えます。アリオンはケーブル業界において豊富な経験を有しており、裸線の遅延問題解決サポートを行ったこともあります。当時、製品の伝搬遅延要件は20ns以下でしたが、お客様のDUT（試験対象）ケーブルは、定められている基準値を超えていました。お客様と充分に打ち合わせを行い、アリオンの専門家チームは効果的な解決策を提案しました。 テストや最適化を行わずにこの裸線を利用してしまう場合、前述した通り潜在的なリスク事象が発生する可能性があります。 Faster、Easier、Better　―　最も信頼できるケーブル検証コンサルタント 伝搬遅延を効果的に解決するため、アリオンのテストチームは長年の経験を活かし、さまざまなサンプルで分析、比較をサポートいたします。またネットワークアナライザを使用し、全面的なテストを行います。問題発生原因を洗い出すことで、伝送遅延を心配する必要がありません。 伝搬遅延原因と要点は、以下のとおりです。 [...]

コネクタの高周波特性を測定する際に見落とされがちな判断条件とは？（後編）

高周波特性が分からない？設計検証に時間がかかる？ 前回の記事では、高周波コネクタの設計で機械エンジニアが直面する課題と潜在リスクについてまとめました。従来の低速コネクタの設計においては、特に高周波特性を考慮する必要はありませんでしたが、高速コネクタの設計では、高周波特性は品質に影響を及ぼす重要な要素となります。高周波特性は非常に複雑であり、機械エンジニアも高周波特性を理解するのに経験が不足していたりすると、高周波コネクタの設計と検証に多くの時間がかかってしまいます。また、検証した結果がfailだった場合、効率的に問題点を特定して修正することもできません。 高周波特性の潜在リスクを一度で確認 アリオンには環境設備と豊富な実績があります。高周波特性が不良の場合に起こる得る潜在リスクを分析しまとめました。 1.　インサーションロス（Insertion Loss） 挿入損失が大きすぎると信号の減衰が悪化し、伝送距離と帯域幅に影響します。 2.　リターンロス（Return Loss） 反射損失が大きすぎると信号の反射と干渉が発生し、信号品質に影響します。 上記の潜在リスクにより、データの伝送頻度低下や高いビットエラー率を引き起こし、その結果サーバー全体のパフォーマンスが低下する可能性があります。 インサーションロスやリターンロスの検証が、毎回わずかな差で合格できない場合、どのようにこれを改善するかが、エンジニアにとって最大の課題になります。TDR（Time Domain Reflectometry）を観察して問題を解明しようとするかもしれません。ただし、難しいのはTDRが規格に準拠している場合で、この場合はどのように修正に取り組むべきでしょうか？多くのお客様の製品プロジェクトで経験を積んできたアリオンは、上記のリスクに対して改善すべき考え方の方向性を示すために、以下の事例を提案します。 事例紹介 [...]

コネクタの高周波特性を測定する際に見落とされがちな判断条件とは？（前編）

科学技術トレンドの観察と製品設計の課題 ハイテク時代において、今日のテクノロジー製品に影響を与えている2つの重要なトレンドがあります。1つは製品の高速化、もう1つはサイズの小型化ですが、このトレンドの下で高速、高周波、小型の製品を設計する際、多くの課題に直面します。特にコネクタ設計の分野では、高周波そのものの特性が大きな減衰と大きな干渉をもたらすため、小型の高周波コネクタの設計はさらに困難になります。 想像してみてください。マシンのエンジニアがソフトウェアシミュレーションを駆使し、苦労して実装した高周波コネクタのサンプルで、高周波特性を検証した結果最終的に不合格だったとします。エンジニアはその知らせを受けた瞬間に大変驚き、すぐにシミュレーションに問題があったのか、あるいは実装か測定に問題があったのではないかと疑問に思うことでしょう。経験豊富なエンジニアであれば、自分のシミュレーションと実装に自信を持っているため、測定部分を疑うエンジニアが多いですが、測定には多くの重要な要素があるため、必ずしも問題を特定できるとは限りません。 見落とされがちな高周波コネクタの潜在リスクを知ろう！ アリオンは、お客様の製品測定で豊富な経験を積み重ね、見落とされがちな潜在リスクを分析し総括しました。それは、PCB基板が高周波コネクタの特性に影響を及ぼす可能性があるということです。 コネクタの高周波特性を測定する場合、PCB基板を介して機器に接続する必要がありますが、PCBの特性が完全に除去されるかどうか（De-embedded）で、PCBの設計と製作の良し悪しを判断します。中でも、多くの人が見落としてしまう基本的な判断条件の1つが、2つのThru（通過）のIL（挿入損失）とRL（反射損失）の交差で、これらの交差はないほうが理想です。 したがって、コネクタ用のPCB高周波テストフィクスチャを製作する場合は、一般的なPCBレイアウト設計会社を選んで製作することがないようにしましょう。会社選びを間違えてしまうと、時間（テストフィクスチャの完成に最低4週間かかる）やお金（低価格の会社を選んでも、設備や経験が不足している）を無駄にすることになり、最初からすべてをやり直さなければなりません。 上記の潜在リスクに対し、当社が選ばれる理由 アリオンは以下の条件を備えており、問題を回避して、包括的なコンサルティングサービスを提供することができます。 1. 多くの協会が認定する試験機関として、幅広い業界の高周波コネクタ規格に精通している。 2. 設計や計測で豊富な経験がある。 3. 規格に準拠した完全な計測装置を備えている。 [...]

サーバー高速アドインカードの機能が動作しない背景と原因

Allion Labs  テクノロジーの進化に伴いに、高周波/高速の転送規格も向上し続けており、サーバー産業で広く使用されているPCIe技術もその一つです。現在の製品でサポートされているPCIe 5.0を例にとると、周波数は16GHzに達し、転送速度は32GT/sになります。しかし、高周波によりPCB基板の信号減衰が増加するという特性から、メーカーは製品開発においてより大きな課題に直面しています。こうした信号の伝送距離と減衰の問題を解決するために、ケーブルを使用する設計が増えており、高速コネクタとケーブル応用の多様化が進んでいます。 互換性の問題の下に隠れている潜在的なリスク 高周波の特性に対する注意だけでなく、高速コネクタの量産時において、メカニカルの精度が安定しているかも無視できない重要なポイントです。精度が安定していない場合、他のメーカーのボードやケーブルとの互換性の問題が発生する可能性が非常に高くなります。 簡単な例を挙げると、高速コネクタのサプライヤーが3つあり、それぞれ異なるボードやケーブルと組み合わせる場合、単純にこれだけでサーバーの製造組み立てプロセスで9つの異なる組み合わせが生まれます。そのうちの1つに互換性の問題が発生した場合、その組み合わせで組み立てられたサーバーは、出荷時に以下の潜在的なリスクに直面する可能性があります：  1. 位置ずれ（Misalignment） 両端のサプライヤーが仕様の公差許容範囲の上下限の位置に設計している場合、生産時に各コネクタの公差精度を確実かつ安定して制御できないと、位置ずれの互換性の問題が発生し、それによりボードやケーブルの接続後に機能が失われる可能性があります。  2. ピンの接触面積が小さすぎる  ボードやケーブルの接続後に機能は正常でも、ピンの接触面積が小さすぎるため、信号の反射と減衰が生じ、データ転送速度と安定性に影響を及ぼす可能性があります。 サーバー分野において、高速コネクタをボードに組み合わせる際、両端のピンの位置ずれが発生したせいで、ボードの機能が起動できないという事例が過去に実際にありました。その原因は、異なるサプライヤー間の組み合わせによる互換性の問題でした。大量に出荷され、エンドカスタマーがサーバーを展開し始めた時になって上記の潜在的なリスクが明らかになれば、メーカーはそのロットのサーバーを回収して交換しなければならず、エンドカスタマーのサーバー展開と関連サービス提供のスケジュールを遅延させるだけでなく、会社の評判や製品イメージ、収益に深刻なダメージを受けることになります。 Faster, [...]

同軸ケーブルの開発・生産における高周波特性の制御と不良分析

Allion Labs / Ken Yan 長年にわたってお客様の取り組みをサポートしてきた中で、納期や時間のプレッシャーに縛られて、製品検査で合格できないお客様がよくいらっしゃいました。分析すると、多くが製品設計、受け入れ検査、製造初期の各段階で解決しなければならない問題が原因であることが分かりました。このような状況が発生すると、時間の無駄なだけでなく、設計の修正コストも増加するため、各段階で製品の品質パフォーマンスを把握できれば、出荷前のトラブルを大幅に減らすことができます。 不良の原因を分析する前に、まず生産ラインにおける各検査およびコントロールの各段階を理解する必要があります。品質管理プロセスには、基本的に次の様な4つの手順があります。 1. 入荷品質管理 2. 製造プロセスの品質管理 3. 製品検査 4. 出荷検査 [...]

HDMI高周波テストフィクスチャについて知っておくべきこと

Allion Labs/Tina Yu 市販されている電子製品の中には、HDMIインターフェースにHDMIのラベル（下図）が貼られているのをよく目にします。このロゴは当該製品が認証試験を合格し、HDMIの管理団体であるHDMI Licensing Administrator, Inc.(HDMI LA)から要求された規格に準拠し、市場で販売することができることを示しています。 （資料出典: HDMI公式サイトhttps://www.hdmi.org/） すべてのHDMI製品はHDMI認証試験に合格しなければなりません。通常HDMI認証試験を行う際に、テストエンジニアは専用のHDMIテストフィクスチャを通じて、各試験項目の手順に従い、必要な電気特性数値及び関連パラメータを測定しPass/Failの判定を行います。HDMIテストフィクスチャはHDMIコネクタの19 pinを取り出し、測定器への信号の橋渡しを行う役目を担います。このため、試験テストフィクスチャは認証試験では極めて重要な役割を果たしていると言えるでしょう。 HDMIテストフィクスチャにおける潜在的なリスクとは？ 優れたテストフィクスチャを用いることにより、自身の特性を排除し、忠実にHDMI製品の電気パラメータを測定することが可能です。一方、欠陥のあるテストフィクスチャを使用する場合、自身の特性がHDMI製品のパラメータに影響を与えてしまい、誤った試験結果となりかねません。 HDMI規格では、差動インピーダンスが75Ωより低い場合はFailと判定します。下図を例として、テスト機器にSMAケーブルのみを繋いだ場合では赤い波形となり問題ありませんが、HDMIテストフィクスチャに接続した場合では、白い波形のように測定結果が75Ωより低くなり、テストフィクスチャ自体には問題があることがわかりました。 [...]

ケーブル・コネクタの認証要点を把握しよう

ケーブル・コネクタは高周波信号、機械特性、電気特性と使用環境の変化などの要因によってその性能が左右されます。ケーブル・コネクタの開発メーカーはこうした環境の変化を考慮した包括的な検証を実施することで、製品の品質条件を満たし、機能のニーズを100%発揮することができることでしょう。今回のレポートでは、アリオンの専門家によるUSBケーブル認証の注意点をご紹介いたします。また、最新規格のSAS4.0、PCI-Expressに関する最新のインターフェースであるOCuLinkと、高速伝送と長距離化を可能にする光変換ケーブルであるアクティブ光ケーブル（AOC: Active Optical Cable）に関する情報の概略についてもご紹介いたします。この他、電気特性検証（Electrical Test）、メカニカル特性検証（Mechanical Test）、耐環境性検証（Environmental Test） に必要とされる設備と試験内容の基本的な部分もご紹介いたします。   USB 2.0 & 3.0認証試験紹介 USB協会（USB-IF）の定めた基準では、USB2.0ケーブル・コネクタの試験フローは8つの試験グループに分かれています。試験グループはケーブル・コネクタの持つ性質に準じて区別されており、各グループでは電気特性、メカニカル特性および耐環境性の検証項目がそれぞれ定められています。DUT（Device Under [...]