IBIS的概念最初由一家主要IC公司的工程師在大約6年前提出，IBIS的設計指導思想是利用已被證明有效的簡單行為數(shù)據在現(xiàn)有模擬器上進行信號完整性模擬。IBIS格式就是根據這些要使用的數(shù)據而設計的，但最初并沒有把格式固定下來，為此，EDA公司、IC供應商和最終用戶迅速成立了一個IBIS格式制訂委員會，IBIS公開論壇也隨之誕生。從那時起，已修訂了兩個EIA/ANSI標準修訂版，IC供應商也已提供了數(shù)百個IBIS模型。事實上，所有的信號完整性模擬引擎都支持IBIS標準，包括大多數(shù)基于SPICE的模擬引擎在內。

SPICE作為一種通用的電路模擬語言，最早由加州大學伯克利分校發(fā)明。因其精確性和多功能性，SPICE已經成為電子電路模擬的事實標準。眾多的EDA公司對其進行了商業(yè)化開發(fā)，并在伯克利標準版本的基礎上進行了擴展和改進。由于SPICE電路可以模擬電路中實際結構的物理行為，它給電路設計者帶來了極大的方便。

兩者的優(yōu)點和缺點在后面的副欄中會作出詳細說明，但兩者的主要特點可概括如下：SPICE通用性強，而IBIS易用、標準化而且具有結構隱含特性。

近期發(fā)展

去年在信號完整性模擬領域取得了不少突出的技術進步和發(fā)明，下面我們將就其中一些對設計工程師影響較大的新技術進行介紹。

IBIS 3.2標準已經公布并得到EIA的認可，現(xiàn)在已是官方正式標準。它在很多方面進行了改進，包括多驅動器語法和對總線保持及動態(tài)箝位電路新結構的定義。這些內容增加后，IBIS已能夠模擬大多數(shù)高速數(shù)字驅動器和接收器。注意3.2版本是唯一獲官方正式認可的標準，如果你手頭有3.0或3.1版本模型，它們可能與最終的3.2版本不兼容，從而也可能不被EDA工具所支持。

IBIS的弱點是難于描述大型電路組合或連接器，IBIS委員目前正在積極尋求這一問題的解決方案，但至今仍未能夠在一個通用解決方案上達成一致意見，連接器問題尤為復雜，因為引腳之間互感的定義隨著信號和接地模式的變化而變化。大多數(shù)EDA供應商都有解決這些問題的獨創(chuàng)性解決方案，換句話說，這一問題已經解決，只是IBIS標準本身還沒有這些內容而已。

新的驅動器技術

一系列不同的IC I/O驅動器技術正逐步獲得業(yè)界的高度重視，下面介紹一些大家可能感興趣的或業(yè)界有爭議的模擬問題。

這種“一次只能一個引腳”的技術并不適合當前主流的LVDS技術，為了使LVDS的輸出正常地工作(至少是那些我們能看到的輸出)，你必須通過恰當?shù)牟罘纸K端匹配電阻(大約100歐姆)把它們連接起來，這使得IBIS模型的實際生成變得非常困難，因為你無法生成IBIS語言所需的電壓-時間（VT）曲線。值得慶幸的是，LVDS是一種高性能和高線性增強型技術，因此你可以利用簡單的線性結構和符合QA規(guī)范的VT曲線來建立一個很好的LVDS模型。（注意：我們的確利用VT曲線來建立LVDS模型并得到了他們之間良好的相關性，但是我們還不能提出一種適合所有正在測試的LVDS技術的簡單測量概念。）

另一個引人注目的信號完整性技術是輸出阻抗控制，事實上，這項技術可使板級設計者能夠根據傳輸線和電路負載的需要選擇輸出驅動器的驅動能力。曾有一段時間通過軟件控制在PLD中實現(xiàn)了這一性能，現(xiàn)在有的標準元器件也已具備這一性能。一種尤為精彩的實現(xiàn)輸出阻抗控制的簡單方法是在某一特別輸出引腳上附加一個到地的可編程電阻，這一可編程引腳可調節(jié)該輸出引腳與這一組中其他輸出引腳的輸出驅動能力（如圖1所示）。這種方法允許元件半動態(tài)地進行自身調節(jié)以補償加工偏差和溫度變化。在IBIS或SPICE模型所能處理范圍內，這項技術允許更精密地控制某一規(guī)范的最小******值，并可提供更好的模擬精度。

發(fā)展前景

包括IBIS公開論壇在內的許多人都非常關心IBIS的前景，他們擔心IBIS難以適應不斷進步的技術。

IBIS的行為格式依賴于能夠給出確定條件下器件行為的簡要描述，并利用這些信息推斷出器件過去在各種條件下的行為?？偟膩碚f，只有模擬引擎的編寫者才有可能知道他們正在模擬的器件實際上是如何工作的。例如，當IBIS最初公布時，當時主要的高速技術是簡單的CMOS或TTL。工程師們了解這些CMOS和TTL驅動器是如何工作的，晶體管的模擬可以用模擬代碼寫出來，只要知道一些簡單的參數(shù)描述(如電流-電壓曲線)，就足以對該器件進行模擬。

新的技術正以非?？斓乃俣炔粩喑霈F(xiàn)，這些技術常常與我們期望的已建到IBIS庫中的行為描述相差甚遠，以致于無法適當?shù)孛枋鏊麄儭＠?，如果某位設計師決定開始使用一種三態(tài)邏輯器件（它具有三個不同的合法邏輯電平0，1和2），IBIS技術就無法適當?shù)貙λM行描述。這就是為什么許多EDA公司在支持IBIS之外還使用一種不同的專用格式的原因之一，他們在改進和增強其獨創(chuàng)的專用格式方面是完全自由的。事實上，如果沒有這些專用格式的進步，要改進IBIS非常困難，因為許多新的IBIS格式就來自于這些已被EDA成員公司驗證過的改進。

但是問題依然存在，而且要保持IBIS繼續(xù)合乎時代發(fā)展潮流也正變得越來越困難。

那么下一步應該做什么？遏制IC設計人員的創(chuàng)新思維？還是回到SPICE？這一問題的答案肯定不會只有一個那么簡單，因為一個成功的答案需要滿足三個不同群體的需求：IC供應商、PCB設計者和EDA工具供應商。

沒有一個簡單的答案

至今，業(yè)界已經提出了好幾種建議，包括加密技術，但傾向于公開加密過的SPICE模型。有一些SPICE開發(fā)商已經將該技術試著應用于商業(yè)實踐，并已獲得有限的成就。但它還存在以下三個方面的問題：

1． 加密過的模型必須絕對可靠。如果發(fā)生了任何錯誤(如SPICE不收斂)，那么用戶或EDA公司都無法進行任何調試。這也極大地限制EDA公司的技術支持。

2． 正確的加密是一種保護自己的最好方法。一些IC公司常常把它們的電路設計的知識產權標價數(shù)百萬美元，他們必須對它們進行加密，因為不愿冒自己的產品被競爭對手解讀的風險。另一方面，也有一些IC設計公司則常常千方百計破解其競爭對手的加密產品，但不管這么做正確與否，解密被認為是一種最省時省錢的方法。

3．此外，由于模型是供模擬引擎使用的，因此所有的EDA公司都必須接收解密密匙。這使得加密僅在心理上或“合法專利保護”意義上才是安全的，它根本不是用來抵御蓄意攻擊。

SPICE不是一種標準

為什么不只寫一個仿真驅動器的程序并將它公開呢？你可用C語言和其他任何一種語言編寫該程序，但需遵守一些針對I/O節(jié)點的工業(yè)標準API。這個想法聽起來相當不錯，但將對IC制造商產生巨大的壓力，而且對EDA公司來說，維護和支持的開支也將十分龐大。

目前讓EDA公司感到憂慮的一個很大問題是：這一程序代碼必須能在各種計算機結構和操作系統(tǒng)版本上運行。從根本上說，問題是任何一個粗制濫造的模型都有可能導致整個模擬軟件的崩潰，而且EDA公司根本沒辦法對其進行支持或維修。

因此一種公開的通用建模語言可能是一種較好的解決方案，它不僅需要能為加速模擬和IC知識產權保護提供可定義的行為元件，而且需要具備良好的可擴展性，以適用于未來即將定義的新技術。此外，它還必須要讓主要的EDA供應商采納它，這也意味著它將與SPICE類型引擎和傳輸線模擬引擎相兼容。

在某種意義上，IBIS是第一代模擬行為語言之一，它主要針對某一類I/O器件。近幾年來，業(yè)界已開發(fā)出越來越多的通用行為語言，Verilog-AMS和VHDL-AMS就是其中的兩種。這些新語言的優(yōu)勢是可在規(guī)范這一級描述輸入和輸出器件，這也意味著他們能夠描述任何類型的I/O器件。Verilog-AMS還具備另外一個優(yōu)勢，那就是能夠很容易地與SPICE或其他模擬引擎相連接。

Verilog-AMS源代碼的市場前景可能很不錯，事實上，它正在由我們上面提到的IBIS委員會進行開發(fā)。它可以被編譯成目標代碼，目標代碼的好處是利于加密，不過，它也會帶來一些上文列舉的負面影響。

IBIS公開論壇在做什么？

IBIS公開論壇很清楚目前IBIS所存在的問題，并正在集中力量制訂解決這些問題的短期和長期行動方案。IBIS常任主席Bob Ross提及了目前正在采取的一些措施。

對現(xiàn)行IBIS規(guī)范的修訂工作正在進行，這次修訂與以前不同，規(guī)模不會很大，而是主要解決一些在描述存儲器芯片上的新型接收器時遇到的特殊問題。另外，修訂后的IBIS還將支持JEDEC SSTL規(guī)范，這將提供對使用外部參考電壓來計算輸入邏輯電平閾值的接收器的支持。

另一個工作組正在尋求定義一種可用來描述復雜成對連接器的方法，這項工作正在順利進行中，它計劃采用細長列式描述來定義重復性很大的連接器引腳。該定義也同樣適合于對多重級聯(lián)成對元件組的描述。這一規(guī)范計劃僅作為IBIS的一個外部補充，以避免影響IBIS 4.0版規(guī)范的推出。

還有一個工作組一直在研究對IBIS進行根本性改革或增強的思路，現(xiàn)正同時在多個方向上鋪開，其中主要的有：

1． 類似于Verilog-AMS、VHDL-AMS、或XML的一些其他語言。

2． 具有精確可匹配性的基于代碼或基于等式的模型。

宏語言擴展正成為當前較受歡迎的方法，它是一種基于等式的通用建模方法，不要求你精通所有的SPICE語法，并提供與當前IBIS格式的后向兼容性。事實上，目前正在操作的一種驗證測試是將IBIS 3.2模型翻譯成宏語言。宏語言擴展未來也將能夠支持物理器件模型和IMIC模型，或采用行為和物理單元定義新的結構。

結論

無論你決定采用SPICE模擬工具還是基于IBIS的模擬工具，最終用戶仍然是贏家，因為IBIS公開論壇和其他類似的組織所付出的努力已經極大地拓展了市場對信號完整性模擬模型的需求。隨著該市場的繼續(xù)拓展，信號完整性模擬模型的種類和精確性都將進一步穩(wěn)定地增加。

Jon N. Powell擔任Innoveda全球顧問服務機構的執(zhí)行副主席，是IBIS公開論壇的創(chuàng)辦人之一，并曾擔任IBIS的圖書管理員。他擁有麻省理工學院電子電氣和計算機科學專業(yè)碩士學位。