ay: block;">系統(tǒng)公司需要更高的生產(chǎn)能力,同時減少開發(fā)高級PCB系統(tǒng)的成本與時間,而這促使IC公司開發(fā)高級SERDES IO架構(gòu)。這些SERDES IO架構(gòu)包括前饋均衡器、判決反饋均衡器和時鐘及數(shù)據(jù)恢復(fù)電路,使用當(dāng)前的建模標(biāo)準(zhǔn)對它們進行建模非常困難甚至不可能。此外,通過這些新架構(gòu),對信號質(zhì)量(開眼與閉眼)的觀察從封裝引腳轉(zhuǎn)移到IC內(nèi)部,并且是從信號中重新獲得時鐘與數(shù)據(jù)之后。這也對測量設(shè)備供應(yīng)商帶來了挑戰(zhàn)。
在PCB上,SERDES設(shè)備驅(qū)動被視為串行鏈路的差分對。更高的帶寬和吞吐量需要對系統(tǒng)級的串行鏈路提出了非常高的可靠性要求。某些標(biāo)準(zhǔn)要求在此類串行鏈路上傳輸10到12比特出現(xiàn)的錯誤不超過1位。為確保板級串行鏈路設(shè)計,系統(tǒng)公司必須模擬帶有SERDES收發(fā)器模型的串行鏈路,或者制作該系統(tǒng)的功能完備的實體原型。比起制作實體原型,模擬的方式才是首選,這樣可以降低成本和縮短設(shè)計周期時間。
為執(zhí)行這些模擬,系統(tǒng)公司需要從IC公司獲得可以在市面上提供的PCB模擬環(huán)境中使用的模型。模擬環(huán)境應(yīng)該能夠在可接受的時間范圍內(nèi)預(yù)測具有極長數(shù)據(jù)流(超過一千萬比特)的串行鏈路的行為。
由于當(dāng)前的IO建模標(biāo)準(zhǔn)過于依賴設(shè)備/電路級建模技術(shù),IC設(shè)計公司本身在過去3到4年時間里開發(fā)了他們自己的內(nèi)部SERDES IP建模和串行鏈路模擬環(huán)境,用于對他們的設(shè)備進行驗證和關(guān)聯(lián)。由于缺乏能夠消化這些模型的工具,IC設(shè)計公司被迫將他們內(nèi)部開發(fā)的工具發(fā)布給系統(tǒng)公司客戶,讓他們模擬自己的SERDES IP。如果系統(tǒng)公司能夠在串行鏈路的兩端都使用他們的IP,IC設(shè)計公司自然會很歡迎。但是,很有可能在串行鏈路的另一端,使用的是來自不同IC公司的IP,從而為系統(tǒng)設(shè)計公司帶來互用性問題。與此同時,IC公司不想進入EDA領(lǐng)域——開發(fā)、發(fā)布和支持PCB模擬工具。
IC可能會希望能有一種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)建模技術(shù),讓他們可以對他們的高級SERDES IP的行為進行建模的同時,在將模型發(fā)布給系統(tǒng)公司客戶的時候保護他們的IP。這樣就需要一種新的方法解決高級SERDES IP公司的建模需要。為了開發(fā)這種技術(shù),人們已經(jīng)投入了大量的努力。SERDES IP公司對于新技術(shù)的主要要求包括以下幾點:
* 能夠?qū)?fù)雜的DSP類行為進行建模,例如濾鏡優(yōu)化、判決反饋均衡、時鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)。
* 保持模擬時間最小化的同時實現(xiàn)高度的精確性(硬件關(guān)聯(lián))。
* 保護SERDES IP。
* 能夠在晶片開發(fā)前對IP進行建模和評估。
* 作為一種公共標(biāo)準(zhǔn)被EDA供應(yīng)商支持(這可以解決互用性問題)。
圖1:吉比特串行鏈路使晶體管模型從2004年開始迅速發(fā)展。
有人提議將IBIS(BIRD 104)進行強化讓IP供應(yīng)商設(shè)計可執(zhí)行的算法模型,插入到PCB模擬環(huán)境中。該提議在很多方面都是非常獨特的。首先,它獲得了多家EDA公司的支持,是與領(lǐng)先的SERDES IP供應(yīng)商合作開發(fā)的；其次,EDA供應(yīng)商和IP供應(yīng)商開發(fā)了軟件和模型,在該提議被采納和修改IBIS之前就已經(jīng)證明了此概念的可行性。其三,算法建模界面(AMI)工具包已經(jīng)推出,并通過IBIS網(wǎng)站發(fā)布。目前為止,IBIS與固定IO模型(‘B’驅(qū)動器)配合,插入到EDA供應(yīng)商的PCB模擬器中,而IC公司提供參數(shù)描述他們的IO驅(qū)動器和接收器。換句話說,只有一個模型被用于描述IO緩沖器的行為。這種方法在2003～2005年都是非常管用的。但對于高級SERDES IO架構(gòu),還提出了以下需求:
a)使用“黑盒子”模型技術(shù)將模型行為定義從EDA供應(yīng)商工具內(nèi)部轉(zhuǎn)移到IO緩沖器模型內(nèi)部；
b)定義“黑盒子”模型與EDA平臺之間的交互作用。
通過該提議,IBIS進入到了全新的時代——具有可執(zhí)行的模型,其行為在IO模型內(nèi)部進行模擬,而不是在EDA平臺內(nèi)部。這就為IP供應(yīng)商對新架構(gòu)進行建模提供了高得多的靈活性,不用等待IBIS的修改。BIRD104是朝此方向邁出的第一步,并將被改進以應(yīng)對類型更多樣的架構(gòu)和行為。不過通過“黑盒子”技術(shù)能夠比之前的方法處理更多的SERDES架構(gòu)。這是一種思維的轉(zhuǎn)換,是IBIS的一個方向性的變化。
該提案最初是由Cadence與IBM緊密合作開發(fā)的,能夠讓IP供應(yīng)商對高級SERDES設(shè)備進行建模,不論其使用何種語言。它讓IP供應(yīng)商創(chuàng)建黑盒子模型,通過一個非常簡單而強大的基于C語言的API與EDA平臺進行交互。由于黑盒子模型被作為共享文件或動態(tài)鏈接庫(DLL)提供給系統(tǒng)公司,這種新技術(shù)可以對內(nèi)容進行充分的模糊化處理,滿足SERDES供應(yīng)商保護其IP的需要。由于可以在算法層面上對高級SERDES設(shè)備進行建模,該模型可以極其迅速地讓EDA平臺滿足系統(tǒng)公司用戶的需要,在非常短的時間內(nèi)模擬超大流量的數(shù)據(jù)流。
當(dāng)BIRD104獲得EDA公司和SERDES IP開發(fā)商的采用和支持,就可以實現(xiàn)模型的互用性。使用算法對高級SERDES行為進行建模的能力讓IP供應(yīng)商和系統(tǒng)公司可以在PCB設(shè)計環(huán)境中,在制作硅片之前對IP和目標(biāo)串行鏈接進行探查和驗證
為實施BER測試并輸出“浴盆(bathtub)曲線”,測量工具必須對接收器(或者至少是CDR電路)進行模擬。測量工具必須假定RX模型能夠執(zhí)行這些測試。通過算法模型,該工具擁有了接收器的真正模型,移除了方程式中的所有假設(shè)。算法模型從而使得將相同的軟件帶到測量平臺以及EDA平臺上成為可能。這是兩個平臺之間空前緊密的聯(lián)系,實現(xiàn)了模擬與測量之間更好的關(guān)聯(lián)。
自從Cadence和IBM在2006年6月首次提交讓IBIS可以支持可執(zhí)行算法模型(通過AMI-API)的提案以來,在15個月的時間里,IBIS高級技術(shù)建模小組委員會成員一直在勤勤懇懇地工作。此后他們又進行了大量艱苦的工作,做出一份正式的提案,進一步拓展IBIS,該提案最近于2007年10月10日提交。Cadence已經(jīng)開發(fā)并發(fā)布了“算法模型開發(fā)套件”,幫助IP供應(yīng)商學(xué)習(xí)這種新技術(shù),并開發(fā)和發(fā)布可以對應(yīng)PCB模擬環(huán)境的算法模型。最近,該工具包的一個更新版剛剛通過IBIS網(wǎng)站發(fā)布,它被用于進行算法模型可互用性的“概念校驗”測試。用戶可以下載包含模型代碼樣本的工具包,這是一個可執(zhí)行的基本測試器,能夠測試模型和基本文件。
圖2:調(diào)查結(jié)果有64% 的人表示20%以上的模型是以Hspice加密的。
算法建模方法學(xué)為模型開發(fā)者帶來了極高的性能和靈活性,使他們能夠?qū)υO(shè)備進行精確建模,并滿足他們所需的所有的IP保護性能。它帶來了革命性的變化,使得復(fù)雜的多吉比特級收發(fā)器可以被建模用于高速IO電路。通過多家EDA供應(yīng)商和IP公司的支持,該技術(shù)在無需制作實體原型的情況下,將給系統(tǒng)設(shè)計公司帶來其迫切需要的互用性,以及為預(yù)測BER所需的超大碼流的仿真能力。
作者:Hemant Shah
產(chǎn)品營銷部主管
Cadence公司
