IBIS模型: 什麼是IBIS(輸入輸出緩沖器信息標準)

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IBIS是 I/O Buffer Information Specification的縮寫,中文即譯為輸入輸出緩沖器信息標準。它是在上世紀末之90年代初為提倡可為不同模擬器或分析工具所接受運作的模型而制定出來的標準。時至今日它仍不斷地演化而時有更新的制定出現。茲在下面列出其規格上的重大進程:

  • V3.2: 利用不同的電流/電壓曲線及電壓/時間曲線來建構出緩沖器在穩態及瞬態的特性。這一規格的模型以供電電壓及接地電壓是理想狀態為前提,故僅能做為信號整合性上的模擬分析所用。
  • V4.0:這一版本首度將其它也常見的建模語言,如Verilog-A, VHDL及Spice等也列入模型的成分之一, 以便能在IBIS標準關鍵字不易更新改變的限制之下亦能有效地為特別的緩沖器進行建模。
  • V5.0:這個版本加入了ISSO PU/PD以為在非理想供電或接地電壓的情況下、諸如由供電網路(Power delivery network)所造成的Voltage droop或Ground bounce情況下、亦能正確地描述緩沖器的行為。其亦包括了[Composite Current]關鍵字以對緩沖器在切換間電流與當下的時刻做出連結。這一版本的模型可以同為信號及電源整合性(SI/PI)共同分析所使用。
  • V5.1:這個版本加入了AMI (Algorithmic Modeling Interface, 即演演算法建模界面),以為在單純類比緩沖器之外加上等化器等的建模需求。透過常是用C/C++語言所建構之AMI模型,可和原類別緩沖器為主的模型搭配而在通信渠道做Latch to latch的高速模擬運算以得到誤碼率(Bit error rate)類之參數。最常用在SerDes (串化/解串化器)之界面上。也由於建模語言的低階化、以及建模前對等化器EQ運作細節了解的需求,使得建模的門坎及難度都相對應地增加了。

IBISEvolve

 

在我們談到IBIS這個語詞時,也需同時地對IBIS規格, IBIS檔案以及IBIS模型三者的分別做一簡單說明:

  • IBIS規格:是由IBIS標準委員會經會員投票制定出的規格。廣義上而言ICM (InterConnect Modeling Spec),即連接器建模標準,亦是由這委員會制定出而同屬IBIS規格的一部分。ICM定義出了通信渠道間所有被動性連接元件的建模標準。這些元件包括了如傳輸纜線(Cable)、連接器(Connector)及印刷電路版(PCB)之間的繞線等。之前的EBD (Electric board description)標準即為ICM所取代。
  • IBSI檔案:IBSI檔案是一描述某晶片廠商所生產的某一或更多晶片模型的檔案。一如一般市面上的晶片封裝內含不同的針腳(Pin)…每一針腳內連到一同的電路輸入;IBSI檔案在檔案前面也有這製造廠商等的資訊,而後是晶片封裝的不同針解及其與其相連之緩沖器模型名稱,最後才是緩沖器單獨的模型資料。故一個IBSI檔案可內含有許多的IBSI模型,也可含有如封裝模型(Package model)之相關資訊。
  • IBIS模型:這即是我們一般所言之緩沖器模型;IBIS規格定出十數種不同類的緩沖器模型,每一種類別有其所必需要有的模型資料。一般來說,這些資料包含了如:電流/電壓(穩態)、電壓/瞬態、電流/瞬態等的對應表格;也包括了這個模型在建模時的運作及負載環境設置等等。如果模型在模擬時超出了這些當初建模時所採用的設計範圍,則模擬出來的效果也就未必準確了。
IBIS Files vs Models

IBIS 檔案 vs 模型

Viewing model data of an IBIS file in SPIBPro

在SPIBPro中查看一IBIS檔案內不同模型的波形資料

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