AI 半導體測試解決方案
確保 AI 服務所需硬體的訊號品質
隨著人工智慧 (AI) 和機器學習 (ML)應用迅速擴展，技術創新正全面加速推進。從資料中心到網路基礎設施，高效能運算設備如 GPU、AI ASIC 和 AI 加速器被廣泛部署，以及支援這些設備的關鍵硬體元件—包括印刷電路板 (PCB) 與連接器等，這些硬體需要支援 AI 程式所需的高速且大容量的運算處理能力。此類硬體是以專為 AI 運算設計的半導體所建構，稱為「AI 半導體」。
為了與外部設備進行大量數據交換，AI 半導體須具備較傳統通用處理器更快的資料傳輸速度，並以更低延遲實現即時處理資料處理。為滿足這些性能要求，工程師需透過系統層級的測試，模擬實際運作情境，以驗證硬體效能。
雲端 AI (Cloud AI)
雲端 AI 負責處理儲存雲端伺服器上的資料。透過服務供應商營運的伺服器，可有效執行涉及大量資料與生成式人工智慧等的複雜運算流程。
PCIe 是 CPU、GPU 板和儲存裝置之間常用的介面；乙太網路 (Ethernet) 則是連接網路通訊的主要介面。隨著技術進步，記憶體介面的資料傳輸速率已由DDR4提升至了DDR5。
CPU: 中央處理器 (Central processing unit)
DPU: 資料處理單元 (Data processing unit)
GPU: 圖形處理器 (Graphics processing unit)
NIC: 網路介面卡 (Network interface card)
邊緣 AI (Edge AI)
在本地邊緣設備上部署人工智慧，可實現即時數據處理和分析，而無需依賴雲端基礎設施。
由於邊緣設備無需與外部通訊，其運算處理得以更迅速完成。例如，Edge AI 廣泛應用於使用攝影機、自動駕駛汽車和無人機等領域的影像辨識。
與雲端 AI 伺服器相同，邊緣 AI 設備主要採用 PCIe 和 DDR 介面，並視需求使用 Thunderbolt 和 USB 作為影像與其他感測器的連接介面。
AI半導體測試挑戰
挑戰1：確保搭載 AI 半導體硬體的電氣特性
若作為高速數位訊號傳輸線之半導體的工作頻寬不足，就導致高速數位訊號衰減。此外，如果相關印刷電路板、電線、連接器、高速數位訊號傳輸電纜等的頻寬不足，也可能因串擾而導致訊號波形失真，進而造成基於人工智慧半導體的硬體可能無法按設計運作。
此外，若工程師在設計過程中未充分考量電線和連接器的阻抗，亦可能因訊號反射等因素而導致訊號品質下降。因此，在硬體開發階段，工程師需對上述電氣特性進行評估，以確保產品具備所需效能。
挑戰2：降低設計與製造過程中的重工頻率
為了降低重工次數並確保整合 AI 半導體之硬體在設計與製造的品質，在晶片後期 (Post-silicon) 與原型驗證階段，需透過實際訊號來驗證高速數位訊號的品質，並評估抖動 (Jitter)、雜訊與通道損耗等關鍵參數。
AI半導體測試解決方案
解決方案1: 確保整合AI半導體產品的品質
印刷電路板、元件及材料的頻率與反射特性，可使用向量網路分析儀進行評估。
Anritsu 安立知的 ME7838 系列和 MS4640B 系列向量網路分析儀，可用於驗證AI加速器和搭載AI半導體的印刷電路板 (PCB) 等硬體的頻率特性和回波損耗 (S 參數)，以及電氣走線的阻抗。透過四通道向量網路分析儀，使用者亦能評估測量電線之間的串擾。此外，光電網路分析儀 ME7848A 非常適合用於測量光學配線中所使用光元件的頻率特性。
MS4640B 系列可涵蓋高達 70 GHz 的寬頻頻寬，ME7838 系列則支援超過 110 GHz 的頻寬，使其成為評估由 AI 半導體和相關硬體處理的 PAM4 等高速數位訊號的理想工具，進而協助於確保採用 AI 半導體產品的整體品質。
MS46522B 適用於高達 43.5 GHz 的被動元件性能評估，能有效支援資料中心機櫃內及伺服器間連接所使用的直連電纜 (DAC)、主動式電纜 (AEC)、主動式銅纜 (ACC) 及連接器的製造階段測試。
相關產品:
- VectorStar 寬頻向量網路分析儀 ME7838 Series
- VectorStar 4 埠寬頻 VNA ME7838x4 Series
- VectorStar 系列之 RF、µW、mmW 向量網路分析儀 MS4640B Series
- VectorStar 光電網路分析儀 ME7848A
- ShockLine 高性能 2 埠 向量網路分析儀 MS46522B
產品簡介:
解決方案2：開發階段的高速數位訊號驗證
Anritsu 安立知的訊號品質分析儀-R MP1900A 可產生高速數位訊號並測量誤碼率 (BER)。MP1900A 提供評估和調試高速數位系統訊號品質的功能，涵蓋開發的每個階段，從 AI 半導體的初始矽晶驗證、原型硬體的性能測試，到最終產品上市前的相容性測試，幫助客戶快速將產品推向市場。
Anritsu 安立知的 BERTWave MP2110A 取樣示波器可分析高速數位訊號波形的眼圖等特性並測量 BER。MP2110A 支援高達四通道的數位訊號波形和 BER 評估，有助於確保採用 AI 半導體的硬體的品質，同時提高生產效率。
相關產品:
產品簡介:
High-Speed Serial Data Test Solutions for AI Semiconductors and Data Center
Leaflet介紹:
案例分享
Qualitas Semiconductor Co., Ltd.
高速互連 IP 開發領域的領導廠商，透過導入 Anritsu 安立知的向量網路分析儀，提高了其驗證能力與開發效率。
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