常用板级信号完整性分析模型

文章摘要：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；v 兼容工业界广泛的仿真平台，几乎所有的信号完整性分析工具都接受IBIS模型。v 当然，IBIS不是完美的，它也存在以下缺点： 许多芯片厂商缺乏对IBIS模型的支持。v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。

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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；v

兼容工业界广泛的仿真平台，几乎所有的信号完整性分析工具都接受IBIS模型。v

当然，IBIS不是完美的，它也存在以下缺点：

许多芯片厂商缺乏对IBIS模型的支持。v

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。v

三、Verilog-AMS模型和VHDL-AMS模型

与Spice模型和IBIS模型相比，Verilog-AMS和VHDL-AMS模型出现的时间要晚些，是一种行为模型语言。作为硬件行为级的建模语言，Verilog-AMS和VHDL-AMS分别是Verilog和VHDL的超集，而Verilog-A则是Verilog-AMS的一个子集。

在模拟/混合信号（AMS）语言中，与SPICE和IBIS模型不同的是，在AMS语言中是由用户来编写描述元器件行为的方程式。与IBIS模型相类似，AMS建模语言是独立的模型格式，可以应用在多种不同类型的仿真工具中。AMS方程式还能够在多种不同的层次上来编写：晶体管级、I/O单元级、I/O单元组等，唯一的要求是制造商能够写出描述端口输入/输出关系的等式。

实际上，AMS模型还能够被用于非电的系统元件上。一般地，可以把模型写得简单些可以加快仿真的速度，一个更详细的模型往往需要更多的时间来仿真。在某些情况下，一个相对简单的行为模型比Spice模型还要精确些。

由于Verilog-AMS和VHDL-AMS都是一种新的标准，被采纳也只是近5年的事情，迄今为止只有少数的半导体厂商能够提供AMS模型，目前能够支持AMS的仿真器也比SPICE和IBIS的要少。但AMS模型在PCB板级信号完整性分析中的可行性和计算精度毫不逊色于SPICE和IBIS模型。

3.21999

4.12004VHDL-AMS1999

Verilog-AMS1998

4模型的校验

不管你决定选择何种模型和仿真工具，你所使用的方法必须是有效的。至少，模型的准确性、完整性必需得到保证。例如，一个接收器的IBIS模型必需包括Vinl和Vinh的值，驱动器的IBIS模型必需包括Vmeas的值。IBIS模型的数据表可以通过图形化的显示工具来检查，比如Mentor的VisualIBISEditor或Cadence的ModelIntegrity工具。

同时，模型还必需能通过仿真器的检验，一个简单的点到点的互连可以被用来校验模型，比如检测是否存在收敛性问题，注意互连必需包括至少一段传输线，这样才能观察到反射、过冲和嵌位二极管的嵌位特性。

最终，模型还要通过实际的硬件测试进行再次校验。当然，器件的实际工作条件不可能完全符合仿真的参数，得到的测量数据与仿真结果无法完全一致，但是反映出来的器件特性应该吻合，比如在同样的负载条件下，边缘的斜率、过冲的幅度、信号的曲线形状等应该相似。

5模型的选用

由于目前还没有一种统一的模型来完成所有的PCB板级信号完整性分析，因此在高速数字PCB板设计中，需要混合上述几种模型来最大程度地建立关键信号和敏感信号的传输模型。

对于分立的无源器件，可以寻求厂家提供的SPICE模型，或者通过实验测量直接建立并使用简化的SPICE模型，或者使用专门的建模工具（如三维、二维的电磁场模型提取软件）建模。

对于关键的数字集成电路，则必须寻求厂家提供的模型，如IBIS模型或Spice。目前大多数集成电路设计和制造商都能够通过Web网站或其它方式在提供芯片的同时提供所需的IBIS模型，IBIS模型一般不提供，如需要可以找厂家索取。

对于非关键的集成电路，若无法得到厂家的IBIS模型，还可以依据芯片引脚的功能选用相似的或缺省的IBIS模型。当然，也可以通过实验测量来建立简化的IBIS模型。

对于PCB板上的传输线，在进行信号完整性预分析及解空间分析时可采用简化的传输线SPICE模型，而在布线后的分析中则需要依据实际的版图设计使用完整的传输线SPICE模型。如果需要更精确的分析，需要对传输线进行准确建模，可以利用二维或三维的模型提取工具。

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