IBIS模型详解及其生成方法

简介：
简介：本文详细解析了IBIS模型的概念、结构和功能，并介绍了其生成流程与技术要点，旨在为相关领域的研究者提供参考。 IBIS模型是一种用于描述电子元件输入输出端口电气特性的行为级模型，它通过电流电压（VI）和电压时间（VT）数据来反映器件的行为，并不包含任何电路设计或版权信息。该模型的主要目的旨在解决数字IC设计中缺乏有效模型的问题，在高速系统的设计过程中，设计师可以通过使用IBIS进行系统仿真分析不同传输线条件下的行为以预防串扰、过冲及阻抗失调等问题。 在传统上，SPICE模型是用于这类仿真的主要工具；然而由于版权和涉及的具体电路信息问题，器件供应商通常不愿意提供。而IBIS的出现则解决了这一难题，并且能够进行非线性IO特性、ESD特性和封装寄生效应的描述，在仿真速度方面也比SPICE更快。 最初由Intel公司提出的IBIS模型在1993年发布了第一个版本（即IBIS 1.0版），此后不断更新改进，目前最新版为4.0。尽管尚未成为ANSI或EIA标准，但已经实现了与CMOS电路和TTL IO缓冲器的完全向下兼容。 创建一个IBIS模型通常需要通过仿真数据采集及仪器测量，并可以将SPICE模型转换成IBIS格式完成。在建模过程中需考虑三种不同的工作条件：典型、最小化以及最大化条件，分别代表常规条件下（常温常压）、高温与最低电压下的最小参数情况和低温与最高电压的最大参数状态。基于这些不同状况，可以获得典型的、慢速的及快速模型。 快速模型是在最快的时间变换与最小封装特性下通过最大电流实现；而慢速模型则在相反情况下通过最小电流完成。数据采集完成后需人工生成只读ASCII文本，并使用GoldenParser工具检查IBIS文件是否符合标准规范。 一个有效的IBIS文档通常包括输入输出端口类型的信息，支持多种如三态、开漏极、开集电极和ECL等I/O模式的描述。对于每种特定类型的端口需要分别确定对应的缓冲器设计数量，特别是对于三态输出端口，其模型可以被看作是一个驱动源，并包含PMOS晶体管、NMOS晶体管以及两个二极体。 此外还应提供有关直流电气数据、交流或开关特性及特殊参数的信息。这些包括上拉和下拉曲线以定义器件的驱动强度；电源与地钳位曲线在输出端处于高阻抗状态时获取，反映其在GND钳制器开启下的电气行为等。 IBIS模型作为一种独立于特定IC工艺和技术信息的工具，在高速系统设计中已变得不可或缺。它不仅保护了知识产权，还提升了设计效率和准确性。