AI PC 時代來臨，觸發數位高速傳輸介面測試的變革

技術論壇

UL Solutions 針對採用 ARM CPU 架構的人工智慧電腦 (AI PC) 所用之傳輸介面，具備相應的測試能力，能夠自信提供產品測試及技術諮詢服務。

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AI PC 帶來的巔覆性創新突破既有技術認知

人工智慧 (AI) 的火熱發展，成為今日乃至於未來創新科技產品研發的濫觴。世界經濟論壇 (World Economic Forum, WEF) 創辦人暨執行董事長 Klaus Martin Schwab 即認為數位化和人工智慧等新科技融合正觸發第四次工業革命 (4IR)1，並會對全球經濟帶來極有規模的影響。從當前趨勢來看，各半導體廠、代工廠及品牌廠競相著手開發有著高算力且具備生成式 AI 的電腦產品 ── 正是現今受到高度關注的人工智慧電腦 (AI PC)。

有別於以往我們所認知的 PC，AI PC 要求的高算力需要額外的晶片組處理特殊的應用，目前的主力可略分為 NPU、TPU、LPU 以及擁有極高算力的 GPU。《表 1》簡單比較前述的晶片組。

名稱 對應產品功能 應用
NPU (Neural Processing Unit) ── 類神經系統處理單元 模擬人類大腦工作方式 臉部辨識、語音辨識、自然語言處理
TPU (Tensor Processing Unit) ── 張量處理單元 將神經網路工作負載的效率最大化 Google 搜尋、語音助理
LPU (Language Processing Unit) ── 語言處理單元 語言模型的推理運作 產生文字、使機器與人的溝通、對話

《表 1》NPU、TPU 及 LPU 晶片組的比較 

新的 CPU 亦有別於先前眾所熟悉的 X86，主要在於其使用了 ARM 架構來提高算力並試著降低能耗。此一變革遂促使許多針對 X86 設計的程式及應用必須做出相應修改，以能在不論是 32 或者 64 位元的系統上執行。

綜合言之，不論是在硬體或者軟體上，AI PC 已與應用數十逾載的 PC 有著跨時代的變化，所牽動的層面亦甚為廣大。

高速傳輸介面的測試變革正在路途上

在 ARM 的架構下，我們就高速傳輸介面的測試層面予以分析，則也有相當巨大的變化。

以 USB4 的測試為例，主要分為 Electrical、IOP 、Command Verifier (CV) 三方面測試的 USB4，在進行 Electrical 測試上，需使用 ETT (Electrical Testing Tool) 與 DUT 溝通，使其輸出相對應的 PRBS 15 或 31 訊號進行量測。目前此測試方法的開發已完成且確認可正常執行測試。可透由《圖 1》展示某個 USB4 眼圖的量測結果。

《圖 1》USB4 眼圖量測結果

而 USB4 介面的相容性 (IOP) 測試則是需藉由 Gold-Tree 予以驗證，如《圖 2》所示。這項測試目前能在某些 ARM-based 的 PC 的驗證中正常執行，以支援 USB4 符合性規範中所描述的 6 層最大架構。

《圖 2》USB4 介面的相容性 (IOP) 所用的 Gold-Tree 驗證

至於 Command Verifier (CV) 則旨在驗證產品中的晶片所寫入之資訊、以及 DUT 對指令回覆的訊息是否正確。在 CV 測試方面，UL Solutions 正與 USB-IF、晶片製造商三方緊密合作，以討論 CV 在 ARM-based 系統上執行的狀況。《圖 3》的資訊可顯示目前 CV 的測試結果。

《圖 3》USB4 CV 的測試數據

UL Solutions 積極部署的先進線纜服務量能

誠如 WEF 創辦人暨執行董事長 Klaus Martin Schwab 在 WGS 2024 這樣說明 AI 的發展：「這個新文明已是觸手可及，而不是在下一代才會發生。這種轉變的速度十分快速，所以我們必須全力為新型智慧時代做好準備。」

AI PC 正巔覆世界許多的一切，而如本文所聚焦的數位高速介面應用可以說是首當其衝。預期技術變化，甚早就部署測試實驗室與相關高速傳輸介面測試能力的 UL Solutions，已能針對各種類別的數位高速介面提供測試及認證，包括 USB、DisplayPort、Thunderbolt、HDMI、HDBaseT、Ethernet 等規格；與此同時，我們亦培植了相當的高速影像傳輸品質認證測試能力，如 8K、DisplayHDR、ClearMR…等。

不僅如此，立基於數位高速介面量測領域豐富多元的實務經驗，我們會協助產業協會制定標準及驗證測試協議。我們也是 USB-IF 第一個授權的 USB4 認證測試資格之獨立測試實驗室 (ITL)，能夠全力協助產業客戶快速完成認證，進而加快產品初始階段的前期開發進程。

1 資料來源：Klaus Schwab 於 World Government Summit (WGS) 2024所發表的開場致詞：World will be different in 10 years, we need ethical framework to regulate Artificial Intelligence

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