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如何通過工作臺(tái)測(cè)量實(shí)現(xiàn)質(zhì)量等級(jí)3的IBIS模型

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:ADI ? 作者:Christine Bernal、Ja ? 2022-12-14 14:06 ? 次閱讀
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作者:Christine Bernal、Janchris EspinozaAprille Arjhilynne Hernandez-Loyola

IBIS模型通常通過設(shè)計(jì)電路仿真生成。但是,在某些情況下,設(shè)計(jì)文件已過時(shí)、不可用,或者由于舊的、已發(fā)布的零件而僅以不可行的原理圖文件格式提供。本文旨在提供一個(gè)高級(jí)程序,通過使用實(shí)際單元通過臺(tái)式測(cè)量生成IBIS模型 - 從數(shù)據(jù)提取到模型驗(yàn)證。在數(shù)據(jù)收集中使用專用測(cè)試夾具,最大限度地減少寄生走線可能引起的阻抗失配,以管理信號(hào)完整性約束并確??煽康腎BIS模型。然后通過仿真和臺(tái)架測(cè)量對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證,使其符合IBIS模型的質(zhì)量等級(jí)3。

介紹

輸入/輸出緩沖區(qū)信息規(guī)范(IBIS)是一種行為模型,作為生成設(shè)備模型的標(biāo)準(zhǔn)格式,在全球范圍內(nèi)越來越受歡迎。設(shè)備模型的準(zhǔn)確性取決于行業(yè)提供的IBIS模型的質(zhì)量。因此,為信號(hào)完整性仿真提供高質(zhì)量、可靠的IBIS模型是對(duì)客戶的堅(jiān)定承諾。

生成IBIS模型的一種方法是通過模擬;但是,在某些情況下,設(shè)計(jì)文件不可用,因此無法根據(jù)仿真結(jié)果生成IBIS模型。在這種情況下,通過臺(tái)式測(cè)量生成IBIS模型是解決這一差距的解決方案,可以提供高質(zhì)量和更真實(shí)的設(shè)備行為模型。圖1顯示了通過臺(tái)架測(cè)量生成IBIS模型的完整階段。使用實(shí)際芯片,提取器件的接收器驅(qū)動(dòng)器緩沖器行為,以表示電流與電壓(I-V)數(shù)據(jù)和電壓與時(shí)間(V-t)數(shù)據(jù)。

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圖1.IBIS模型通過臺(tái)架測(cè)量生成過程。

然后,該模型將根據(jù)具有完整加載條件的實(shí)際工作臺(tái)設(shè)置進(jìn)行驗(yàn)證。此過程提供質(zhì)量等級(jí)2b的IBIS模型。為了實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量等級(jí)3模型,生成的IBIS模型還將根據(jù)器件的晶體管級(jí)設(shè)計(jì)以及推薦的負(fù)載條件進(jìn)行驗(yàn)證。

為了表征質(zhì)量,IBIS質(zhì)量任務(wù)組制定了一個(gè)使用五個(gè)QC階段的質(zhì)量控制(QC)過程。他們開發(fā)了一個(gè)清單來定義不同的質(zhì)量水平,如表1所示。

質(zhì)量水平 描述
0 通過伊比施克
1 按照清單文檔中的定義完成和正確
2一 與仿真的相關(guān)性
2b 與實(shí)際硅測(cè)量的相關(guān)性
3 以上所有內(nèi)容

表1中給出的質(zhì)量水平為IBIS模型質(zhì)量提供了標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)因供應(yīng)商而異.1擁有IBIS模型準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)將確??蛻臬@得準(zhǔn)確可靠的模型。模型的質(zhì)量級(jí)別越高,其數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確,因?yàn)橘|(zhì)量級(jí)別越高,需要更多的驗(yàn)證過程。

基于Roy Leventhal和Lynne Green的《半導(dǎo)體建模:用于模擬信號(hào),功率和電磁完整性》一書,2IBIS正確性檢查表有五個(gè)公認(rèn)的質(zhì)量級(jí)別。

質(zhì)量等級(jí) 0 - 通過 IBISCHK

質(zhì)量等級(jí) 0 要求應(yīng)至少通過 IBIS 解析器。IBISCHK必須產(chǎn)生零錯(cuò)誤,如果無法消除所有警告,則必須解釋所有警告。理想情況下,不應(yīng)有警告,但已認(rèn)識(shí)到某些警告無法刪除。來自解析器檢查的“錯(cuò)誤”、“警告”和“注釋”消息可作為IBIS模型制作者識(shí)別錯(cuò)誤并輕松糾正錯(cuò)誤的指南。有關(guān)IBIS模型解析器檢查,請(qǐng)參見圖2。

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圖2.IBIS模型通過IBISCHK。

質(zhì)量級(jí)別 1 - 完整且正確,如清單文檔中定義

質(zhì)量等級(jí)1的IBIS模型通過質(zhì)量等級(jí)0,并額外檢查基本模擬測(cè)試的正確性和完整性。它包括正確定義的封裝寄生、引腳配置和負(fù)載參數(shù)。斜坡速率和典型值/最小值/最大值必須符合器件規(guī)格。此處質(zhì)量等級(jí) 1 下的詳細(xì)要求也可以作為參考。

質(zhì)量級(jí)別 2a - 與仿真的關(guān)聯(lián)

質(zhì)量等級(jí)2a將IBIS模型的性能與器件的晶體管級(jí)設(shè)計(jì)進(jìn)行比較。IBIS模型連接到負(fù)載時(shí)的性能與相同負(fù)載下的器件晶體管級(jí)設(shè)計(jì)相關(guān)。然后比較兩個(gè)仿真設(shè)置的結(jié)果,并檢查模型是否通過質(zhì)量等級(jí)2a。詳細(xì)信息在“驗(yàn)證和結(jié)果”一節(jié)中討論。

質(zhì)量等級(jí) 2b — 與實(shí)際硅測(cè)量的相關(guān)性

質(zhì)量等級(jí)2b將IBIS模型的性能與設(shè)備的實(shí)際單元進(jìn)行比較。與質(zhì)量等級(jí) 2a 一樣,在關(guān)聯(lián)期間,必須將相同的負(fù)載連接到兩個(gè)設(shè)置。該模型將根據(jù)相關(guān)性結(jié)果作為質(zhì)量級(jí)別 2b 傳遞。詳細(xì)信息將在“驗(yàn)證和結(jié)果”一節(jié)中討論。

質(zhì)量等級(jí)3—晶體管級(jí)仿真與IBIS臺(tái)架測(cè)量的相關(guān)性

質(zhì)量等級(jí)3指定IBIS模型根據(jù)晶體管級(jí)設(shè)計(jì)和實(shí)際單元進(jìn)行驗(yàn)證。要使模型通過質(zhì)量級(jí)別 3,它必須同時(shí)通過質(zhì)量級(jí)別 2a 和 2b 的相關(guān)性。最重要的是,模型必須通過IBIS解析器測(cè)試(質(zhì)量等級(jí)0)并滿足IBIS質(zhì)量檢查表(質(zhì)量等級(jí)1)。詳細(xì)信息將在“驗(yàn)證和結(jié)果”一節(jié)中討論。

使用案例

本文以ADuM4146為例,這是一款隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器,專門針對(duì)驅(qū)動(dòng)碳化硅(SiC)MOSFET進(jìn)行了優(yōu)化。ADuM4146具有三個(gè)輸入引腳(VIP、VIN和RESET)和兩個(gè)漏極開路引腳(就緒和故障),但本文僅討論每種緩沖器類型一個(gè)引腳。這是因?yàn)闉榫哂邢嗨凭彌_類型的引腳構(gòu)建和驗(yàn)證IBIS模型的過程是相同的。VIP引腳將用作輸入緩沖器的用例,F(xiàn)AULT將用作漏極開路緩沖器的用例。

需要注意的是,盡管類似的緩沖區(qū)類型具有相同的IBIS建模過程和驗(yàn)證,但這并不一定意味著它們具有相同的IBIS數(shù)據(jù)。本文僅討論每種緩沖器類型一個(gè)引腳,以簡(jiǎn)化構(gòu)建IBIS模型和驗(yàn)證過程的說明。

ADuM4146具有標(biāo)準(zhǔn)的小外形寬體封裝(SOIC_W),在驗(yàn)證過程中表示為電阻、電感和電容(RLC)。封裝RLC值由封裝工程師通過仿真提取。專用印刷電路板(PCB)與封裝寄生類似:它由RLC寄生表示,值由PCB工程師提取。

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圖3.ADuM4146功能框圖

表2顯示了ADuM4146引腳配置以及每個(gè)引腳對(duì)應(yīng)的緩沖器類型。此信息將用于IBIS模型的[Pin]關(guān)鍵字。

[引腳] 信號(hào)名稱 Model_Name
1 VSS1 接地
2 貴賓 vip_input
3 vin_input
4 準(zhǔn)備 ready_opendrain
5 故障 bfault_opendrain
6 重置 breset_input
7 VDD1 權(quán)力
8 VSS1 接地
9 VSS2 接地
10 德衛(wèi)星 數(shù)控
11 接地2 接地
12 VOUT_OFF 數(shù)控
13 VDD2 權(quán)力
14 VOUT_ON 數(shù)控
15 GATE_SENSE 數(shù)控
16 VSS2 接地

宜必思工作臺(tái)測(cè)量程序

通過工作臺(tái)測(cè)量收集數(shù)據(jù)可能會(huì)受到不同外部因素的影響。應(yīng)補(bǔ)償這些因素以實(shí)現(xiàn)相關(guān)性并提供高質(zhì)量的模型。

為了盡量減少外部因素的影響,被測(cè)器件(DUT)被放置在專用夾具上,旨在減少可能導(dǎo)致測(cè)量器件行為不準(zhǔn)確的無用電容,如圖4所示。寄生電容是實(shí)際硅測(cè)量中的一個(gè)重大問題,通常是限制器件型號(hào)工作頻率和帶寬的因素。

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圖4.用于IBIS工作臺(tái)測(cè)量的專用夾具。

通過臺(tái)架測(cè)量生成IBIS模型的步驟:

準(zhǔn)備設(shè)置

表3顯示了臺(tái)架測(cè)量的IBIS預(yù)建模階段要求,表4顯示了定義緩沖區(qū)行為的不同模型類型和模型組件。文章“IBIS建?!?部分:為什么IBIS建模對(duì)設(shè)計(jì)成功至關(guān)重要”中詳細(xì)討論了模型類型。3以及“IBIS建?!?部分:為什么以及如何創(chuàng)建自己的IBIS模型”。4您也可以參考IBIS建模食譜。5

要求 內(nèi)容
被測(cè)器件 (DUT)/樣品單元 提供經(jīng)過測(cè)試的合格單位
適配器板 定義設(shè)備的封裝類型
RLC封裝寄生值 提供器件的鍵合圖
產(chǎn)品數(shù)據(jù)表規(guī)格 請(qǐng)考慮以下事項(xiàng):
邏輯電源電壓范圍
數(shù)字電源范圍(如適用)
引腳配置
工作溫度范圍
邏輯高/低輸入電壓范圍
邏輯高/低輸出電壓范圍
定時(shí)測(cè)試載荷和特性
操作理論
型號(hào)類型 模型組件
輸入 [電源鉗]
[接地鉗]
輸出 3 態(tài),輸出 2 態(tài),I/O [電源鉗]
[接地鉗]
[引體向上]
[下拉]
[上升的Vddref]
[墜落的Vddref]
[崛起的格德雷夫]
[墜落的格德雷夫]
Open_drain、I/O_open_drain [電源鉗]
[接地鉗]
[下拉]
[上升的Vddref]
[墜落的Vddref]
Open_source、I/O_open_source [電源鉗]
[接地鉗]
[引體向上]
[崛起的格德雷夫]
[墜落的格德雷夫]

工作臺(tái)設(shè)置

了解設(shè)備的工作原理對(duì)于IBIS模型的數(shù)據(jù)收集至關(guān)重要。如圖1所示,這是第一階段,通過提取I-V數(shù)據(jù)和V-t數(shù)據(jù)來完成。兩者都以表格形式表示。

I-V數(shù)據(jù)包括ESD箝位行為和驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)度,而V-t數(shù)據(jù)表示從低狀態(tài)到高狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,反之亦然。開關(guān)行為是在連接到輸出引腳的負(fù)載下測(cè)量的,該負(fù)載相當(dāng)于輸出緩沖器將驅(qū)動(dòng)的值。然而,通常的負(fù)載值為50 Ω,以表示典型的傳輸線阻抗。

對(duì)于 I-V 測(cè)量,使用能夠灌入和拉電流的可編程電源和曲線示圖儀來掃描電壓并收集緩沖器的電流行為。建議在 –V 的電壓范圍內(nèi)獲取數(shù)據(jù)DD至 2 × VDD,以及典型、最小和最大拐角。V-t 測(cè)量需要使用具有適當(dāng)帶寬的示波器和低電容探頭。

DUT 安裝在專用夾具上,將使用溫度強(qiáng)制系統(tǒng)在不同的溫度條件下進(jìn)行測(cè)試,以捕獲最小、典型和最大性能。在這種情況下,最小(最弱的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度,最慢的邊沿)數(shù)據(jù)在125°C下獲取,最大(最強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度,最快的邊沿)數(shù)據(jù)在–40°C下獲取。

工作臺(tái)數(shù)據(jù)提取

一旦確認(rèn)工作臺(tái)設(shè)置準(zhǔn)備就緒,就可以開始收集所需的I-V和V-T數(shù)據(jù)。輸出和I/O緩沖器需要I-V表和上升/下降數(shù)據(jù),而輸入緩沖器只需要I-V表。

I-V(電流與電壓)數(shù)據(jù)測(cè)量

I-V曲線測(cè)量涵蓋了四個(gè)IBIS關(guān)鍵詞——[上拉]和[下拉]表示上拉元件在高電平驅(qū)動(dòng)時(shí)的I-V行為,下拉元件在低電平驅(qū)動(dòng)時(shí)的I-V行為,而[功率箝位]和[GND箝位]表示ESD保護(hù)二極管在高阻抗?fàn)顟B(tài)下的I-V行為。

要測(cè)量 I-V 特性,請(qǐng)將組件安裝在專用板上,并將電源和接地引腳連接到電源。準(zhǔn)備溫度強(qiáng)制系統(tǒng),調(diào)整到所需的溫度,然后等待其穩(wěn)定下來。在推薦范圍內(nèi)掃描電壓,然后使用曲線示圖儀測(cè)量所需緩沖器的電流。

用于上拉和電源鉗位數(shù)據(jù)的掃描器件的正節(jié)點(diǎn)應(yīng)連接到電源電壓,負(fù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)連接到引腳,而用于下拉和接地箝位數(shù)據(jù)的掃描器件應(yīng)以地為參考。當(dāng)曲線示圖儀無法掃描整個(gè)范圍時(shí),可能需要外推。

圖5顯示了輸入緩沖器(VI+) I-V 接地箝位測(cè)量,而圖 6 顯示了其測(cè)量行為。當(dāng)輸入低于地電位時(shí),觸發(fā)接地箝位電路,產(chǎn)生負(fù)電流,接近并建立于零。輸入引腳(VIP)沒有電源箝位元件,因此其模型將沒有電源箝位數(shù)據(jù)。

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圖5.ADuM4146工作臺(tái)設(shè)置,用于I-V箝位測(cè)量。

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圖6.ADuM4146輸入緩沖器臺(tái)測(cè)得的接地鉗位。

對(duì)輸出緩沖器的ESD箝位、上拉和下拉數(shù)據(jù)采用相同的方法。但在本例中,ADuM4146就緒引腳和故障引腳均為漏極開路緩沖器;因此,它們沒有上拉元件,只需要下拉數(shù)據(jù)。

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圖7.ADuM4146漏極開路緩沖器下拉結(jié)果

圖7顯示了ADuM4146開漏緩沖器的下拉數(shù)據(jù)結(jié)果。下拉曲線從負(fù)電流開始,然后越過零點(diǎn)到達(dá)正象限,也在 –V 的范圍內(nèi)DD至 2 × VDD.

緩沖電容 (C_comp) 提取

根據(jù)IBIS建模手冊(cè)4.0版,“每個(gè)焊盤的總芯片電容或C_comp參數(shù)是從焊盤到緩沖器中看到的電容,以實(shí)現(xiàn)完全放置和布線的緩沖器設(shè)計(jì),不包括封裝效應(yīng)。5獲取C_comp值的一種方法是使用以下公式。

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哪里:

C在= 器件輸入電容

C.pkg= 器件封裝電容

V-t(輸出電壓與時(shí)間的關(guān)系)數(shù)據(jù)測(cè)量

V-t曲線測(cè)量還涵蓋了四個(gè)IBIS關(guān)鍵詞——[上升Vddref]和[下降Vddref]涉及負(fù)載參考電源時(shí)從低到高和高到低的轉(zhuǎn)換,而[上升Gndref]和[下降Gndref]涉及負(fù)載以地面為參考的從低到高和高到低的轉(zhuǎn)換。與此相關(guān)的是關(guān)鍵字 [Ramp],它定義了從一種狀態(tài)更改為另一種狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)換速率,取在波形的 20% 到 80% 處。

測(cè)量上升和下降時(shí)間數(shù)據(jù)需要在緩沖器上使用示波器來驅(qū)動(dòng)所需負(fù)載。在這種情況下,使用50 Ω電阻來表示傳輸線阻抗。對(duì)于漏極開路類型,將負(fù)載連接到緩沖器和電源電壓,以參考VDD1測(cè)量開關(guān)行為。確保根據(jù)需要使用溫度強(qiáng)制系統(tǒng)穩(wěn)定溫度,以捕獲最小、典型和最大范圍。圖8顯示了ADuM4146針對(duì)就緒和故障引腳開關(guān)行為的實(shí)際工作臺(tái)設(shè)置。鑒于ADuM4146數(shù)字輸出引腳為漏極開路,則只需要以電源電壓為基準(zhǔn)的上升和下降行為。

圖9和圖10顯示了在晶體管級(jí)仿真和實(shí)際硅測(cè)量中捕獲的FAULT引腳的上升和下降波形。兩種設(shè)置都使用相同的加載條件,即連接到 VDD1 的 50 Ω,跨越典型、最小和最大拐角。

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圖8.ADuM4146工作臺(tái)設(shè)置,用于就緒/故障開關(guān)行為。

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圖9.ADuM4146 VDD1基準(zhǔn)電壓源處的故障引腳上升波形

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圖 10.ADuM4146 VDD1基準(zhǔn)電壓源上的故障引腳下降波形。

構(gòu)建IBIS模型

創(chuàng)建IBIS模型的下一階段是處理收集的數(shù)據(jù)并構(gòu)建模型本身。在此階段,原始數(shù)據(jù)表以IBIS文本格式插入到必要的關(guān)鍵字之后,包括設(shè)備參數(shù)。本文“IBIS建?!?部分:為什么IBIS建模對(duì)設(shè)計(jì)成功至關(guān)重要”一文中對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)討論。3

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圖 11.通過臺(tái)式測(cè)量生成的ADuM4146 IBIS模型。

圖11顯示了通過臺(tái)式測(cè)量生成的ADuM4146 IBIS模型。該模型應(yīng)通過IBIS解析器,其中包括基本檢查,例如I-V和V-t表之間的匹配以及查看表數(shù)據(jù)的單調(diào)性。在繼續(xù)驗(yàn)證過程之前,應(yīng)完全解決所有錯(cuò)誤、警告和注釋。此外,該模型應(yīng)滿足IBIS質(zhì)量檢查表。

驗(yàn)證和結(jié)果

本文的驗(yàn)證過程將遵循本系列第二篇文章“IBIS建?!?部分:為什么以及如何創(chuàng)建自己的IBIS模型”中介紹的過程。4有關(guān)IBIS模型驗(yàn)證過程的更多詳細(xì)信息將在那里討論。

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圖 12.IBIS模型質(zhì)量等級(jí)3驗(yàn)證流程圖。

模型必須首先通過解析器測(cè)試,可以使用集成IBISCHK的軟件或使用ibis.org的開源可執(zhí)行代碼進(jìn)行檢查。通過解析器測(cè)試后,必須將模型與其晶體管級(jí)原理圖或?qū)嶋H硅單元相關(guān)聯(lián)。由于本文旨在實(shí)現(xiàn)質(zhì)量等級(jí)3模型,因此ADuM4146的IBIS模型將與其晶體管級(jí)原理圖和實(shí)際單元相關(guān)聯(lián)。將設(shè)置品質(zhì)因數(shù)(FOM)值以確定IBIS模型是否通過這兩個(gè)相關(guān)性。在這種情況下,兩個(gè)相關(guān)性的FOM值必須大于或等于95%才能通過質(zhì)量等級(jí)3 IBIS模型驗(yàn)證。圖12顯示了IBIS模型必須經(jīng)歷的驗(yàn)證過程的流程圖,才能通過質(zhì)量等級(jí)3。

曲線指標(biāo)下的面積將用于計(jì)算兩個(gè)相關(guān)性的 FOM 值。必須在兩組相關(guān)性上放置相同的加載條件。在驗(yàn)證過程中,建議遵循數(shù)據(jù)手冊(cè)中指示的負(fù)載條件,以測(cè)試器件的正常運(yùn)行情況。

為了根據(jù)基準(zhǔn)(例如,IBIS與臺(tái)架測(cè)量相關(guān)性)正確驗(yàn)證IBIS模型,必須將信號(hào)在臺(tái)架測(cè)量設(shè)置中經(jīng)過的PCB走線添加到IBIS仿真設(shè)置中。

以下是為達(dá)到質(zhì)量等級(jí)3 IBIS模型而執(zhí)行的兩個(gè)條件。

IBIS質(zhì)量2a級(jí)驗(yàn)證

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圖 13.IBIS模型質(zhì)量等級(jí)2a驗(yàn)證過程。

圖13顯示了IBIS模型質(zhì)量等級(jí)2a的驗(yàn)證過程。該關(guān)聯(lián)過程旨在評(píng)估IBIS模型數(shù)據(jù)將在多大程度上產(chǎn)生與晶體管級(jí)仿真結(jié)果相匹配的仿真。圖14顯示了ADuM4146的輸入和漏極開路緩沖器在負(fù)載條件下的IBIS模型仿真設(shè)置。

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圖 14.ADuM4146輸入和漏極開路緩沖器仿真設(shè)置

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圖 15.ADuM4146晶體管級(jí)設(shè)計(jì)仿真設(shè)置,帶負(fù)載條件(輸入緩沖器)。

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圖 16.ADuM4146晶體管級(jí)設(shè)計(jì)仿真設(shè)置,帶負(fù)載條件(漏極開路緩沖器)。

圖15和圖16分別顯示了晶體管級(jí)設(shè)計(jì)仿真設(shè)置以及輸入和漏極開路緩沖器的負(fù)載條件。器件的封裝RLC值被添加到緩沖器和負(fù)載之間,以復(fù)制IBIS設(shè)置中的封裝寄生。

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圖 17.晶體管級(jí)設(shè)計(jì)與IBIS模型驗(yàn)證結(jié)果(輸入緩沖器)。

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圖 18.晶體管級(jí)設(shè)計(jì)與IBIS模型驗(yàn)證結(jié)果(漏極開路緩沖器)。

圖17和圖18分別顯示了在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下運(yùn)行IBIS模型并將結(jié)果與使用相同負(fù)載的晶體管級(jí)參考仿真進(jìn)行比較時(shí),輸入和漏極開路緩沖器的相關(guān)結(jié)果。50 Ω電阻用作漏極開路緩沖器的IBIS與晶體管級(jí)相關(guān)設(shè)置的負(fù)載。對(duì)脈沖輸入為10 μs的兩種設(shè)置執(zhí)行瞬態(tài)分析。

表5顯示了兩個(gè)緩沖器模型與其晶體管級(jí)原理圖相關(guān)的計(jì)算FOM值。由于兩個(gè)緩沖模型的FOM值都大于95%,因此IBIS模型通過了質(zhì)量等級(jí)2a。

緩沖區(qū)模型 福姆
輸入 99.99%
開漏 99.68%

IBIS質(zhì)量等級(jí)2b驗(yàn)證

IBIS質(zhì)量等級(jí)2b要求模型與工作臺(tái)測(cè)量相關(guān),因此需要考慮可能影響工作臺(tái)測(cè)量性能的因素。執(zhí)行臺(tái)式測(cè)量時(shí)的主要挑戰(zhàn)是信號(hào)衰減,這主要是由跡線寄生效應(yīng)引起的。測(cè)量來自實(shí)際單元的數(shù)據(jù)時(shí),最好使用帶有低電容探頭的專用板,以盡可能減少跡線寄生效應(yīng)的影響。在這種情況下,IBIS工作臺(tái)專用板是信號(hào)完整性問題的解決方案,減少了可能引入目標(biāo)信號(hào)的不需要的信號(hào)引起的衰減。圖19顯示了IBIS質(zhì)量等級(jí)2b的驗(yàn)證過程。

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圖 19.IBIS模型質(zhì)量等級(jí)2b驗(yàn)證過程。

IBIS模型相關(guān)性的主要目標(biāo)是獲得盡可能接近參考的結(jié)果。在示波器中捕獲上升/下降時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí),最好使用負(fù)載極低的探頭來減少信號(hào)衰減。探頭和儀器組合引入的誤差會(huì)對(duì)目標(biāo)信號(hào)產(chǎn)生重大影響。根據(jù)泰克的說法,“特殊的濾波技術(shù)和正確選擇的工具,以解嵌測(cè)量系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的影響,顯示邊沿時(shí)間和其他信號(hào)特性,是測(cè)量實(shí)際硅性能時(shí)要考慮的關(guān)鍵因素。6

圖20和圖21分別顯示了考慮負(fù)載條件的輸入和漏極開路緩沖器的IBIS模型的仿真設(shè)置。串聯(lián)到緩沖器的RLC值是來自電路板走線的寄生值。在通過夾具添加任何載荷以復(fù)制實(shí)驗(yàn)室設(shè)置時(shí),重要的是要考慮它們對(duì)模型性能的影響。

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圖 20.具有加載條件(輸入緩沖區(qū))的實(shí)際IBIS仿真設(shè)置。

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圖 21.具有加載條件的實(shí)際IBIS仿真設(shè)置(漏極開路緩沖器)。

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圖 22.具有加載條件(輸入緩沖器)的工作臺(tái)設(shè)置。

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圖 23.帶負(fù)載條件的工作臺(tái)設(shè)置(漏極開路緩沖器)。

圖22和圖23分別顯示了基準(zhǔn)設(shè)置的示意圖,分別顯示了輸入和漏極開路緩沖器的加載條件。5 V脈沖信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)漏極開路緩沖器,該緩沖器連接到50 Ω負(fù)載。輸入和漏極開路緩沖器的IBIS仿真和臺(tái)架測(cè)量的相關(guān)結(jié)果分別如圖24和圖25所示。

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圖 24.實(shí)際硅單元與IBIS模型驗(yàn)證結(jié)果(輸入緩沖器)。

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圖 25.實(shí)際硅單元與IBIS模型驗(yàn)證結(jié)果(漏極開路緩沖器)。

表6顯示了輸入和漏極開路緩沖器的FOM值與實(shí)際硅臺(tái)測(cè)量值相關(guān)時(shí)。FOM值大于95%,這意味著兩個(gè)緩沖區(qū)的IBIS模型通過質(zhì)量等級(jí)2b。由于該模型通過了質(zhì)量等級(jí)2a和質(zhì)量等級(jí)2b,因此現(xiàn)在可以將其視為質(zhì)量等級(jí)3的IBIS模型。

緩沖區(qū)模型 福姆
輸入 99.23%
開漏 98.52%

結(jié)論和要點(diǎn)

提取硬件到模型關(guān)聯(lián)所需的數(shù)據(jù)是通過臺(tái)架測(cè)量構(gòu)建高質(zhì)量IBIS模型最具挑戰(zhàn)性的過程之一。通過仔細(xì)關(guān)注細(xì)節(jié)并了解I/O電路的行為,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量與IBIS仿真結(jié)果之間的緊密關(guān)聯(lián)。消除盡可能多的衰減是具有高相關(guān)性FOM值的關(guān)鍵??紤]到這一點(diǎn),建議使用具有良好匹配設(shè)備和附件的專用測(cè)試夾具,以確保信號(hào)的完整性。

同樣重要的是要記住,在相關(guān)性方面,IBIS模型和參考設(shè)置在信號(hào)將通過的走線方面必須相同。這減少了相關(guān)性中引起的誤差,從而增加了 FOM 值。

擁有IBIS質(zhì)量3級(jí)模型對(duì)半導(dǎo)體供應(yīng)商和客戶來說都是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。這確保了模型在從硅前到實(shí)際硅測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)具有更高的精度水平。

審核編輯:郭婷

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