在PCB上,SERDES設備驅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。某些標準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)境應該能夠在可接受的時間范圍內預測具有極長數(shù)據(jù)流(超過一千萬比特)的串行鏈路的行為。

由于當前的IO建模標準過于依賴設備/電路級建模技術,IC設計公司本身在過去3到4年時間里開發(fā)了他們自己的內部SERDES IP建模和串行鏈路模擬環(huán)境,用于對他們的設備進行驗證和關聯(lián)。由于缺乏能夠消化這些模型的工具,IC設計公司被迫將他們內部開發(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)設計公司帶來互用性問題。與此同時,IC公司不想進入EDA領域——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)界標準建模技術,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,人們已經投入了大量的努力。SERDES IP公司對于新技術的主要要求包括以下幾點:

* 能夠對復雜的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。

* 保持模擬時間最小化的同時實現(xiàn)高度的精確性(硬件關聯(lián))。

* 保護SERDES IP。

* 能夠在晶片開發(fā)前對IP進行建模和評估。

* 作為一種公共標準被EDA供應商支持(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供應商設計可執(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,是與領先的SERDES IP供應商合作開發(fā)的；其次,EDA供應商和IP供應商開發(fā)了軟件和模型,在該提議被采納和修改IBIS之前就已經證明了此概念的可行性。其三,算法建模界面(AMI)工具包已經推出,并通過IBIS網站發(fā)布。目前為止,IBIS與固定IO模型(‘B’驅動器)配合,插入到EDA供應商的PCB模擬器中,而IC公司提供參數(shù)描述他們的IO驅動器和接收器。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,還提出了以下需求:

a)使用“黑盒子”模型技術將模型行為定義從EDA供應商工具內部轉移到IO緩沖器模型內部；

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模型內部進行模擬,而不是在EDA平臺內部。這就為IP供應商對新架構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,并將被改進以應對類型更多樣的架構和行為。不過通過“黑盒子”技術能夠比之前的方法處理更多的SERDES架構。這是一種思維的轉換,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供應商對高級SERDES設備進行建模,不論其使用何種語言。它讓IP供應商創(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,這種新技術可以對內容進行充分的模糊化處理,滿足SERDES供應商保護其IP的需要。由于可以在算法層面上對高級SERDES設備進行建模,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,在非常短的時間內模擬超大流量的數(shù)據(jù)流。

當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供應商和系統(tǒng)公司可以在PCB設計環(huán)境中,在制作硅片之前對IP和目標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。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已經開發(fā)并發(fā)布了“算法模型開發(fā)套件”,幫助IP供應商學習這種新技術,并開發(fā)和發(fā)布可以對應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:調查結果有64% 的人表示20%以上的模型是以Hspice加密的。

算法建模方法學為模型開發(fā)者帶來了極高的性能和靈活性,使他們能夠對設備進行精確建模,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供應商和IP公司的支持,該技術在無需制作實體原型的情況下,將給系統(tǒng)設計公司帶來其迫切需要的互用性,以及為預測BER所需的超大碼流的仿真能力。

作者:Hemant Shah

產品營銷部主管

Cadence公司