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IBIS 模型的介绍

1. 什么是IBIS模型?  

IBIS(Input/Output Buffer Information Specification)模型是一种基于V/I曲线的对I/O BUFFER快速准 确建模的方法,是反映芯片驱动和接收电气特性的一种国际标准,它提供一种标准的文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数,非常适合做振荡和串扰等高频效应的计算与仿真。

2. IBIS历史 

IBIS规范最初由一个被称为IBIS开放论坛的工业组织编写,这个组织是由一些EDA厂商、计算机制造商、半导体厂商和大学组成的。IBIS的版本发布情况为:1993年4月第一次推出Version1.0版,同年6月经修改后发布了Version1.1版,1994年6月在San Diego通过了Version2.0版,同年12月升级为Version2.1版,1995年12 月其Version2.1版成为ANSI/EIA-656标准,1997年6月发布了Version3.0版,同年9月被接纳为IEC 62012-1 标准,1998年升级为Version3.1版,1999年1月推出了当前最新的版本Version3.2版。

3. 使用IBIS模型进行仿真 

IBIS本身只是一种文件格式,它说明在一标准的IBIS文件中如何记录一个芯片的驱动器和接收器的不同参数,但并不说明这些被记录的参数如何使用,这些参数需要由使用IBIS模型的仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际的仿真,需要先完成以下四件工作:
(1)获取有关芯片驱动器和接收器的原始信息源;
(2)获取一种将原始数据转换为IBIS格式的方法;
(3)提供用于仿真的可被计算机识别的布局布线信息;
(4)提供一种能够读取IBIS和布局布线格式并能够进行分析计算的软件工具。

4. IBIS模型的优点

IBIS提供两条完整的V-I曲线分别代表驱动器为高电平和低电平状态,以及在确定的转换速度下状态转换的曲线。V-I曲线的作用在于为IBIS提供保护二极管、TTL图腾柱驱动源和射极跟随输出等非线性效应的建模能力。

在I/O非线性方面能够提供准确的模型,同时考虑了封装的寄生参数与ESD结构;
提供比结构化的方法更快的仿真速度;
可用于系统板级或多板信号完整性分析仿真。可用IBIS模型分析的信号完整性问题包括:串扰、反 射、振荡、上冲、下冲、不匹配阻抗、传输线分析、拓扑结构分析。IBIS尤其能够对高速振荡和串扰进行准确精细的仿真,它可用于检测最坏情况的上升时间条件下的信号行为及一些用物理测试无法解决的情况;
模型可以免费从半导体厂商处获取,用户无需对模型付额外开销;
兼容工业界广泛的仿真平台。

5. IBIS模型的缺点  

许多芯片厂商缺乏对IBIS模型的支持。而缺乏IBIS模型,IBIS工具就无法工作。虽然IBIS文件可以手工创建或通过Spice模型自动转换,但是如果无法从厂家得到最小上升时间参数,任何转换工具都无能为力
IBIS不能理想地处理上升时间受控的驱动器类型的电路,特别是那些包含复杂反馈的电路;
IBIS缺乏对地弹噪声的建模能力。IBIS模型2.1版包含了描述不同管脚组合的互感,从这里可以提取一些非常有用的地弹信息。它不工作的原因在于建模方式,当输出由高电平向低电平跳变时,大的地弹电压可以改变输出驱动器的行为。

6. IBIS模型与SPICE模型的比较

SPICE

IBIS

精度   

精确  

高频设计支持

可达几至几十GHz级

适合于1GHz以下

地弹及回流建模支持

支持

不支持

目标  

IC设计、系统设计

系统设计

目标电路

模拟

数字

模型级别

晶体管和二极管

I/O、I/V和V/T

计算速度/计算量

慢/大

快/小

支持

IC厂家、SPICE厂家、仿真器厂家

IC和仿真器厂家

版本

Ph.D. thesis, 1972;PICE 2G6, 1984

1.0 1993;3.0 1997

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