IBIS模型正在受到越来越多中国系统工程师的关注,这并不奇怪,因为系统应用目前正在迅速向中国聚集。这种趋势造成的结果之一,就是此前远离亚洲大陆的IBIS委员会专家们不得不开始习惯于倾听来自中国用户的声音。继2005年首届亚洲IBIS技术峰会(Asian IBIS Summit)召开一年后,2006年亚洲IBIS技术峰会在上海如期召开,来自英特尔、Cadence、Mentor Graphics、Synopsys、Ansoft、华为、Sigrity、SiSoft以及Teraspeed Consulting等公司的专家们再度聚首,就IBIS发展过程中遇到的问题以及未来的发展方向进行了探讨,并介绍了各自在IBIS推广方面所作的努力。
未来发展方向
无论是工程师数量和研讨水平,这次的会议都较去年有了很大程度的提高。IBIS委员会主席兼英特尔公司I/O技术行销工程师Michael Mirmak表示:“毫无疑问,中国会对板级模型和相关技术的发展做出巨大贡献。以前我们认为各地区的分工明显,比如欧洲在先进汽车电子、北美在通讯行业,亚太地区在消费类应用上各占优势。但是随着技术发展,许多先进的高速PC接口技术和通信技术都已经被亚洲的工程师特别是中国工程师所关注。中国已有许多IBIS高速设计应用,地区差异正在变得模糊。”
Mirmak以“作为标准的IBIS的发展方向”为题做了大会发言。“新技术的涌现正在促使工程师们将兴趣转移到新的分析方法。”他表示,“毫无疑问,业界的需求正在酝酿新的变化。”
在2002年推出IBIS 4.0之后,IBIS委员会于2004年推出了IBIS 4.1。在之前的一次专家会议上Mirmak曾表示,由其领导的IBIS委员会正在两种选择之间犹豫不决:在IBIS 4.1后发布IBIS 4.2,还是直接走向IBIS 5.0？但是,一切不确定都在今年该委员会宣布推出IBIS 4.2后变得明朗起来。
“IBIS 4.2对标准化做了一些修订,并开始支持模拟(Verilog-A)。我们计划在下一步推出IBIS 5.0。新版本将会把IBIS同AMS结合起来,除了重新定义规范架构之外,还将引入门调制输电以及封装同ICM(互联建模)的连接。”Mirmak表示,“通过支持封装、IEEE 1076.1(VHDL-AMS)、Verilog-A/AMS、ICM和EBD、Berkerly SPICE以及UDM等不断涌现的电路设计技术,IBIS已经并将继续不断成长。”
针对IBIS的进一步发展,试图将IBIS从板级电路扩大到系统电路范畴的行动正在悄悄进行。据称,IBIS先进技术建模小组已经对将IBIS的疆域进一步扩大,从而把API(应用程序接口)纳入的话题进行了讨论。“这个API将能够连至外部C代码以进行数字处理分析,比如时钟恢复以及BER预估。”Mirmak说。他透露,类似的内部讨论的话题还包括VHDL(IEEE 1076c)在内。
但是,已有声音对上述做法表示质疑。IBIS是要继续保持电路分析标准的角色还是不断扩展最后成为一个系统分析标准？如果这样,新建一个其它规范是否会更合适一些？IBIS下的AMS语言已经能够支持复杂方程式,是否还需要将API引入到IBIS中来？AMS语言能否应付这些新的分析需求？“所有这些问题都要在峰会上以及IBIS委员会进行讨论,我们希望得到工程师们的反馈。”Mirmak说。
IBIS可能会从板级电路扩大到系统电路范畴
模型精准度问题
抛开令人眼花缭乱的新鲜念头,回到现实中来,IBIS质量委员会主席兼SiSoft公司CEO Barry Katz指出,目前最需要解决的问题应该是如何满足对高速电路接口需求的迅速增长,使IBIS模型能尽快传递到用户手中,并真正发挥作用。
“一个永远存在的挑战就是——如何不断跟上业界需求变化的脚步？因此举办此次会议的目的在于,力争使所有相关因素尽可能的在制定IBIS规范的过程中能够被考虑进去。这些问题包括,用户如何使用这些规范？他们长期的规划如何？当然不限于此。这些问题对规则的制定具有非常重要的参考价值。”Katz说。
确实如此,不管专家们展示了一副多么美妙的IBIS后续发展蓝图,令他们尴尬的是,工程师们并不是那么关心这些问题。后者认为,眼前最紧迫的任务,就是如何解决他们所抱怨的模型精准度问题。
Sigrity公司副总裁Raymond Chen表示,IBIS模型的普及取决于两个条件,一个是标准本身的不断规范,另外一个则是IBIS的使用环节,即模型被如何使用。作为信号完整性(SI)分析工具的主要供应商之一,Sigiry公司提供了一系列帮助工程师进行SI以及电源完整性(PI)等方面的技术。
“目前最终用户最大的困惑并不是IBIS模型发展的问题,而是IBIS模型的质量问题。”华为上海研究所中央硬件部外研互联研究部经理刘卫东表示,“坦白说,无论是IBIS模型论坛组织还是EDA供应商,对IBIS模型的支持都很好,但是IC供应商对IBIS模型支持却是IBIS推广中最薄弱的环节。”他指出,采用IC供应商提供的IBIS模型得到的特性验证结果同最终环境有很大出入。
“这造成之前的所有工作都要重头来过。现在‘怀疑’已经成为工程师拿到IBIS模型后的第一反应。”刘卫东说,“这是IBIS模型推广普及最大的障碍。”
从台下工程师们的提问中Katz也发现了这一点,“对于使用高速设计的公司来说,确保模型的精准度至关重要。你也许已经看到,今天的讲演中已经有人提到怎么检查和使用IBIS模型,这非常重要。”他说。
Katz建议,作为IC供应商的客户,系统厂商在购买器件时,应将确保IBIS模型质量的类似条款写进供货合同中。Teraspeed咨询集团正式研究员Bob Ross就此指出,Cisco已经把IBIS质量作为采购的一个要求,质量不达标就拒绝接受供货。
这种做法看起来似乎比较可行,但Cadence公司PCB系统部高速技术中心的高级工程经理陈兰兵却表示,事实上华为公司在过去几年里已经这么做了,不过收效颇微。他建议,IC厂商应该加大同EDA供应商的合作力度。“Cadence公司不仅提供一些相应的工具,同时还在DDR2,PCI Express等方面同芯片厂商进行合作。在做完芯片模型验证、包装后可直接将其交给客户,这就保证了模型的质量。”
刘卫东表示,IBIS委员会还只是一个民间组织,对于IC供应商没有足够的约束力。他建议,能否将IBIS上升为一个规范——IC厂商在提供产品时,规范的IBIS模型是一个必须附加的条件,供应商要对它负责任,这样的约束力要更高一些。
对于上述疑问,专家们没有给出答案。不过,Mirmak仍然表示,IBIS委员会已经在着手进行一些相关的工作来推动模型质量的提高。据悉,IBIS质量委员会制定了一些标准细则来为IBIS模型打分评级,为最终用户选择模型提供参考依据。此外,IBIS委员会还成立了一个模型评估小组,IC厂商可以在这里免费得到EDA厂商对其IBIS模型的改进意见。
“我们还在就是否需要把模型质量水平写入IBIS信息进行讨论。一旦付诸实施,客户拿到模型时,只需检查一些号码就可知道模型各部分的可信程度。”Mirmak说。
“IBIS质量委员会的职责就是不断提高模型的质量。”Katz表示,“但我们还需要时间。”
仅仅是缺乏主动？
IBIS模型优点很多,它能够在I/O非线性方面提供准确的模型,同时考虑了封装的寄生参数与ESD结构,并赋予了比结构化方法更快的仿真速度。可用IBIS模型分析的SI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。此外,用户还可以免费从半导体厂商处获取IBIS模型,这为他们节约了部分额外开销。但是,为什么质量问题无法得到解决？是供应商缺乏足够的技能还是仅仅因为他们缺乏主动性？
Cadence的陈兰兵认为有两个原因。首先,IBIS主要用于系统,但是通常IC供应商的IBIS模型开发人员并不是系统工程师,而是IC设计工程师,他们缺乏系统板级的有关经验。“这些工程师在I/O端口方面的经验丰富,但是他们对系统却不是非常熟悉,对IBIS模型方面的技术需求了解还不全面,导致所提供的模型出现这样或那样的问题。”他说。
另外一个原因则真的是出自供应商们的惰性了。不过陈兰兵同时也指出,这种状况近期已经有所好转。“因为厂商发现如果他的模型支持不是太高,会影响芯片的销售情况。”
“对于中国客户来说,可能还有一个比较特殊的情况。”陈兰兵继续说道,“国内客户毕竟距离欧美厂商比较远,相对来说得到的技术支持的力度要弱的多。很多公司都是通过代理或者FAE来进行技术支持,后者又对一些技术问题了解不是非常透彻,从而导致信息沟通不畅。因此非技术因素也在其中扮演了一定的角色。”
“很多公司对IBIS的模型开发不够重视,将这些工作分配给了一些临时人员来做。”Katz补充说,“当然随着时间的推移,这些人员也在积累经验。”
关注电源完整性
尽管IBIS模型精准度问题已经成为其普及的拖累,但PI问题也在日益受到工程师们的关注。
“我们在中国接触了大量客户,发现发生在这里的情况正在同美国越来越接近。”来自Ansoft公司的应用工程师Andrew Byers表示,“很多客户虽然也会抱怨IBIS模型精度不够,但是对SI的设计流程他们至少有一个自己的概念,知道应该关注哪些问题。可是对于PI问题却不是这样了。”
“与SI相比,PI牵涉的面积会更大、问题也会更多、更复杂。而且过去我们熟悉的某些概念在PI中可能不再适用,另外PI和SI相互还存在着某些影响。”Byers说,“今天的会场上就有工程师来问我在电源完整性方面应该注意哪些问题。”
他建议:“电源可能会影响IBIS模型,因此在使用IBIS模型时一定要将其考虑进去,这非常重要。”
此次大会主持人、Cadence公司SPB业务部产品主管Lance Wang表示,BIRD95已经允许IBIS进行电源传输和SSO分析的能力。此外,Cadence的ICM(互联建模)规范和AMS扩展都对电源传输有所帮助。不过,Mirmak则强调,将其整合成一个完整的工具才是业界应该努力的方向。
IBIS会不会最终取代SPICE？很显然,在相当长的一段时期内,两者将会共存。Mentor Graphics的Dodd表示,很多东西不是简单的归结为取代或者合并。
“某些版本的SPICE已经很强大,比如HSpice。IBIS也会推出同样的东西。”Lance Wang说,“但毫无疑问,SPICE仿真器仍然会存在一段时期。尽管目前我们还没有看到,但我相信一定还会有很多新的SPICE仿真器不断出现。”
作者:王彦
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