| 标准编号 | GB/T 35004-2018 (GB/T35004-2018) | | 中文名称 | 数字集成电路 输入/输出电气接口模型规范 | | 英文名称 | Logic digital integrated circuits -- Specification for I/O interface model for integrated circuit | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L56 | | 国际标准分类 | 31.200 | | 字数估计 | 62,623 | | 发布日期 | 2018-03-15 | | 实施日期 | 2018-08-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 35004-2018
Logic digital integrated circuits--Specification for I/O interface model for integrated circuit
ICS 31.200
L56
中华人民共和国国家标准
数字集成电路 输入/输出电气接口
模型规范
(IEC/T S62404:2007,IDT)
2018-03-15发布
2018-08-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 总则 1
4.1 概述 1
4.2 模型覆盖范围 2
4.3 电路语言 2
4.4 器件模型 2
4.5 模型结构 2
4.6 仿真 2
4.7 与IBIS关联 2
5 模型结构 3
6 详细模型描述 6
6.1 描述规则 6
6.2 IC模型文件 8
6.3 封装模型文件 31
6.4 模块模型文件 38
7 模型的等级 44
附录A(资料性附录) 模型发布流程 46
附录B(资料性附录) 模型文件描述的例子 47
B.1 引言 47
B.2 芯片结构及其等效电路 47
B.3 描述示例 47
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用IEC/T S62404:2007《数字集成电路 输入/输出电气接口模型规范》。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本标准由全国半导体器件标准化技术委员会集成电路分技术委员会(SAC/TC78)归口。
本标准起草单位:工业和信息化部电子第五研究所、中科院微电子所、深圳国微电子。
本标准主要起草人:何春华、侯波、腾瑞、师谦、恩云飞、刘妙、雷登云、翟芳、余昭杰、梁仕章。
引 言
随着电子系统的快速增长,对包括集成电路电子系统噪声在内的电气性能的准确预测变得越来越
重要。虽然可以采用仿真器对电子系统的电气性能进行预测,但需要能够准确描述集成电路的电气特
性的模型。用户要求半导体厂商/供应商针对不同的仿真工具提供相应的器件模型,然而其中某些模型
与SPICE不兼容。由于SPICE模型包含特定的工艺参数,因此需要与卖方签署非公开的协议来获取
这些参数。
已有的集成电路模型:IBIS(输入/输出缓冲器接口规范,批准号为IEC 62014-1)具有以下特征:
● I/O缓冲器的电气特性以表格形式描述,因此公开的特定信息,如工艺参数可大幅减少。
● 很容易得到兼容多个仿真工具的IBIS模型。
● 具有能把SPICE模型转换成IBIS模型的开源工具。
但是IBIS模型存在如下问题:
● 电源和地端的电流模型不能够准确地用于电源和地弹分析。
● 由于IBIS模型只有输入和输出阶段,因此很难根据输入和输出波形建立负载对电路板的影响
模型。IBIS的固定模型不适合灵活描述其他电路系统。
● 为了准确地仿真EMI特性,需要材料常数和三维结构等更多信息。
数字集成电路 输入/输出电气接口
模型规范
1 范围
为了给设备的电气特性分析提供标准,需要考虑以下条目从而使得集成电路的输入信号、输出信
号、电源、地端口的电气模型标准化:
a) 在已有标准基础上进行标准化以解决目前存在的问题以及扩大分析能力。
b) 为电子电路定义更多灵活的描述规则,以提供更准确的PCB分析。
c) 引入建模等级概念,为每一个应用提供相关数据。
d) 完善封装和模块的电气模型。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
IEC 62014-1:2001 电子设计自动化库 第1部分:输入/输出缓冲器信息规范 (Electronicdesign
3 术语和定义
在考虑中。
4 总则
4.1 概述
接口模型图如图1所示。
图1 接口模型图
4.2 模型覆盖范围
模型描述的电路覆盖一部分或者所有输入/输出缓冲器和封装。
4.3 电路语言
电路应描述成扩展SPICE结构。该结构允许用统一的格式来描述简单缓冲器、复杂缓冲器、电源
和地线,封装和复杂的存储模块。
4.4 器件模型
非线性器件的特性以在一维、二维或三维表格文件进行描述。
4.5 模型结构
模型的数据包括集成电路、封装和模块部分。因此,每个部分可以独立生成。
4.6 仿真
印刷电路板的网表和该规范定义的输入/输出缓冲器模型提供准确的电路仿真结果。
4.7 与IBIS关联
有利于进一步发展用于提取IBIS数据的工具。
5 模型结构
该模型应描述IC的内部、封装和模块,如图2所示。
IC、封装和模块模型的组成部分如表1所示。
IC、封装和模块数据结构分别如图3、图4、图5所示。
图2 三种模型的层次
表1 模型框架的组成部分
文件 组成部分 描述
IC模型文件
标题 IC类型,模型版本,模型级别
外部端口 IC的外部引出端(封装线)
焊盘布局 IC焊盘与内部端口的连接
电路描述 内部电路与连接
输入激励分配 内部电路和激励产生输出波形
输入激励 输入波形
器件模型
一维、二维、三维表格数据中的非线性器件的特性。非线性器件
如三极管,二极管等
封装模型参考 使用的封装模型名
封装模型文件
标题 封装名,模型版本,模型级别
模型名字 封装电路模型的模型列表
内部端口 内部端口和封装内部电路模型的相互对照
外部端口 外部电路和封装内部电路模型的相互对照
电路描述 内部电路及其连接
器件模型 一维、二维、三维表格数据中的非线性器件的特性。非线性器件如三极管,二极管等
结构 材料、位置和三维结构
模块模型文件
标题 模块名,模型版本,模型级别
外部端口 模块的外部端口(引出端)
电路描述 内部电路及其连接
信号源 内部电路及端口在相应的外部端口上产生输出波形
器件模型 一维、二维、三维表格数据中的非线性器件的特性。非线性器件如三极管,二极管等
IC模块模型参考 使用的IC/模块模型文件和模型的名字
结构 材料,位置和三维结构
图3 IC的IMIC模型文件的数据结构
图4 封装的IMIC模型文件的数据结构
图5 模块的IMIC模型文件的数据结构
6 详细模型描述
6.1 描述规则
6.1.1 特性
模型文件特性的描述对大小写不敏感,例如,‘M’和‘m’被看作是一样的字符。推荐全部用大写或
者全部用小写。
6.1.2 可用字符
6.1.2.1 可用字符
A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z,1,2,3,
4,5,6,7,8,9,0,+,-,/,#,,< , >,_,%。
6.1.2.2 特殊字符
6.1.2.2.1 概述
[]:关键字
“‘:方程
.:文件后缀
space,TAB:定界符
6.1.2.2.2 方程示例
‘2.0*1+3’
“log(x)+2.3”
6.1.3 关键字
6.1.3.1 概述
关键字应该用方括号[]括起来,并在该行的第一列中描述。Tab和space不能在方括号中使用,详
细描述应该在同一行或者关键字的下一行中说明。一共有三种类型的关键字格式。
6.1.3.2 类型1
详细描述应该放在关键字行和关键字结束行之间。
[IC]
..
[END_IC]
6.1.3.3 类型2
详细描述应该放在关键字行的下一行,无关键字结束行。例如:
[TERMINAL]
6.1.3.4 类型3
详细描述应该放在[关键字]后面,并且在同一行中无关键字结束行。例如:
[NAME]ALVCH16244
6.1.4 数字和数值
6.1.4.1 概述
小数点用“.”表示(行中结束点或句点)而不是逗号“,”,这与ISO/IEC 指令中6.6.8.1第2部分
20041)计算处理目的不一样。
1) ISO/IEC Directives,Part2,2004:国际标准中结构和制图规则
科学计数法的尺度因子是允许的,可以使用尺度因子或指数表达式。
6.1.4.2 尺度因子
T(tera):1012 G(giga):109 MEG,X(mega):106 K(kilo):103
M (mili):10-3 U(micro):10-6 N(nano):10-9 P(pico):10-12
F(femto):10-15
6.1.4.3 科学计数法
科学计数法应该使用“E”。
6.1.4.4 示例
1.3X=1.3E6=1300K=1300E3=1300000
0.5U=5E-7=500N=500E-9=0.0000005
6.1.5 注释
当某一行中的第一个字母是“*”时,该行中剩下的文本都是注释。当“$”出现在某一行的任意位
置时,该行中剩下的文本都是注释。
6.1.6 续行
任何以“+”开始的语句都是前一语句的延续。
6.1.7 保留字名称
理想参考地的保留字为0,GND,GND 和GROUND,因此这些保留字不能用作信号名。
6.1.8 描述顺序
文件的描述应该遵循图3、图4和图5的顺序,垂直实线顶部的条目应该先描述,底部的条目最后
描述,沿着水平方向的条目可以任何顺序出现。
6.2 IC模型文件
6.2.1 文件名
6.2.1.1 概述
模型文件名以字母或者数字开始,以.IMC为后缀名。
6.2.1.2 示例
ALVCH16244.IMC
注:文件名长度(字符数)的限制依赖于操作系统。
6.2.2 模型描述的开始和结束
6.2.2.1 概述
一个模型的描述应该代表一个单独的IC模型。
6.2.2.1.1 描述
[IC]
6.2.2.1.2 解释
模型内容紧跟模型描述。
6.2.2.2 IC模型描述的结束
6.2.2.2.1 描述
[END_IC]
6.2.2.2.2 解释
IC模型描述应以此关键字结束。
6.2.3 头文件
6.2.3.1 概述
IC类型、模型等级等应该描述为IC模型的开始声明。
6.2.3.2 IC类型
6.2.3.2.1 描述
[NAME]任意文本。
6.2.3.2.2 解释
指出IC类型标识符,包含产品编号或名称。
便于仿真器为IC选择正确的模型。
6.2.3.2.3 示例
[NAME]ALVCH16244
6.2.3.3 模型版本
6.2.3.3.1 描述
[IMIC_VER]任意文本。
6.2.3.3.2 解释
应对IMIC规范的版本号进行描述,目前只有1.3版可用。对IC模型,解释器应遵循合适的语法
规则。
6.2.3.3.3 示例
[IMIC_VER]1.3
6.2.3.4 模型等级
6.2.3.4.1 描述
[LEVEL]整数
6.2.3.4.2 解释
等级1:SI(信号完整性)信号噪声分析模型。
等级2:PI(电源完整性)包括信号噪声在内的电源噪声分析模型。
等级3:EMI(电磁干扰)电磁辐射噪声分析模型。此版本中该模型不可用。
详细说明在第7章中进行解释。
6.2.3.4.3 示例
[LEVEL]2
6.2.3.5 日期
6.2.3.5.1 描述
[DATE]日期
6.2.3.5.2 解释
模型发布日期可用以下任何一种格式描述:
– 日/月/年,例如:23MAR98
– 月日,年 例如:MARCH23,1998
6.2.3.5.3 示例
[DATE]23MAR98
6.2.3.6 模型解释
6.2.3.6.1 描述
[NOTES]
如需要,应对任意关于模型的注释都进行描述,这可能用于解释模型的来源、用法和测试。
6.2.3.6.2 解释
[NOTES]的下面几行可以进行任何注释的描述。
6.2.3.6.3 示例
[NOTES]
6.2.3.7 版权
6.2.3.7.1 描述
[COPYRIGHT]任意文本
6.2.3.7.2 解释
6.2.3.7.3 示例
[COPYRIGHT]COPYRIGHT1998,ZYXCORP.,ALLRIGHTSRESERVED
6.2.3.8.1 描述
[MANUFACTURER]任意文本
6.2.3.8.2 解释
厂商在此处声明。
6.2.3.8.3 示例
[MANUFACTURER]ZYXCORP.
6.2.4 端口
6.2.4.1 概述
应定义IC外部端口,外部端口等效于IC外部引脚。
6.2.4.2 描述
[TERMINAL]任意文本
6.2.4.3 解释
定义IC的外部端口。
数据开始于[TERMINAL]的下一行。
[PAD_ASSIGNMENT]的外部端口信号名应该进行描述。
IC类型名紧跟字符串".SUBCKT",端口名称紧随其后。
6.2.4.4 示例
[TERMINAL]
6.2.5 焊盘分配
(见图6)
6.2.5.1 概述
应描述芯片焊盘和封装内部端口之间的相互联系。
6.2.5.2 描述
[PAD_ASSIGNMENT]任意文本
6.2.5.3 解释
6.2.5.4 概述
描述芯片焊盘和封装内部端口之间的相互联系。
数据开始于[PAD_ASSIGNMENT]的下一行。
与芯片焊盘连接的封装内部端口的信号名,应与[CONNECTION]中“.SUBCKT”声明的相应芯片
焊盘的信号名一致。
数据随着子电路实例声明给出,以“X”开头。
[CONNECTION]中顶层".SUBCKT"的子电路名应出现在申明结尾处的端口名之后。
根据SPICE传统,芯片实例和封装实例中使用的共同特殊保留字(即信号名)意味着这些端口连接
在一起。
注意:如果芯片焊盘没有和任何封装焊盘连接,这个芯片焊盘端口应该连接到信号"NO_CON-
NECTION"。如果封装内部端口没有和任何芯片焊盘连接,这个内部端口应该连接到信号"NO_CON-
NECTION"。
6.2.5.5 示例
在下例中,芯片的第一个端口信号“SIG1I”与封装的第一个端口连接。
[PAD_ASSIGNMENT]
XCHIP SIG1I SIG2I SIG3I SIG4I SIG5I SIG6I CHIP
XPACKAGE SIG1I SIG2I SIG3I SIG4I SIG5I SIG6I
+ SIG1 SIG2 SIG3 SIG4 SIG5 SIG6 SIG7 REFG PACKAGE
[CONNECTION]
SUBCKT CHIP PAD1 PAD2 PAD3 PAD4 PAD5 PAD6
ENDSCHIP
< Packagemodelfile >
[CONNECTION]
SUBCKT PACKAGE L1I L2I L3I L4I L5I L6I
+LEAD1 LEAD2 LEAD3 LEAD4 LEAD5 LEAD6 LEAD7 REFG
ENDS PACKAGE
图6 焊盘分配
6.2.6 电路描述(见图7示例)
6.2.6.1 概述
应描述内部电路元件和他们之间的相互联系。
6.2.6.2 描述
[CONNECTION]
[FAST]
[TYP]
[SLOW]
[END_CONNECTION]
6.2.6.3 解释
6.2.6.3.1 概述
应描述内部电路元件和他们之间的相互联系,描述以[END_CONNECTION]结束。
[CONNECTION]之后用关键字进行电路描述。
以下关键字是可选的:
[FAST] 最快速度电路描述。
[TYP] 典型速度电路描述。
[SLOW] 最低速度电路描述。
芯片的内部电路包含焊盘电容模型声明。
内部电路的顶层描述应该在“.SUBCKT”和“.ENDS”之间。
“.SUBCKT”应该和顶层电路的子电路名和焊盘信号名一起进行描述。
“.ENDS”应该和顶层电路的子电路名一起进行描述。
电路描述如下所示。
Element_Name< Node_Name >[Value][Model_Name]< [Parameter=Parameter_Value] >
< >表示可重复,[]表示可选。
可选元件包括:电阻、电容、电感、互感、二极管、MOS晶体管、二极管、压控电压源、流控电流源、压
控电流源、流控电压源、无损传输线、独立电压源、独立电流源、子电路调用、子电路描述。每一个元件声
明的第一个字符表示元件类型。模型名应该在器件描述中定义。
每个元件描述如下。
6.2.6.3.2 电阻
单位为欧姆。
6.2.6.3.3 电容
单位为法拉(F)。
6.2.6.3.4 自感
6.2.6.3.5 互感
lname1和lname2是自感名。
6.2.6.3.6 二极管
6.2.6.3.7 MOS晶体管
[+ AD=drain_diffusion_area AS=source_diffusion_area]
[+PD=perimeter_of_drain_junction PS=perimeter_of_source_junction]
[+ NRD=number_of_squares_of_drain_diffusion]
[+ NRS=number_of_squares_of_source_diffusion]
栅长、栅宽、漏节点周长、源节点周长等的单位为米(m),漏扩散区面积和源扩散区面积单位为平方
米(m2)。
AD、AS、PD、PS、NRD和NRS可选,默认值为0。
这些值不必与芯片尺寸的真实值一致。个别晶体管的特性将根据L、W、AD、AS、PD和PS等参数
构成的方程计算出来,在器件模型描述中定义。
详细描述见6.2.8.3.3。
6.2.6.3.8 二极管
6.2.6.3.9 压控电压源
cnode1和cnode2是控制节点,k是多项式系数列表。
6.2.6.3.10 流控电流源
vname是电流源,k是多项式系数列表。
6.2.6.3.11 压控电流源
cnode1和cnode2是控制节点,k是多项式系数列表。
6.2.6.3.12 流控电压源
vname是电流源,k是多项式系数列表。
6.2.6.3.13 无损传输线
6.2.6.3.14 独立电压源
6.2.6.3.14.1 概述
Vxxxxxxxnode1node2[tranfun][DC=]dcvalue[AC=acmag,[acphase]]
dcvalue是直流电压源的值,acmag是交流电压的幅度,acphase是交流电压的相位,tranfun是瞬态
电压源的函数描述。
6.2.6.3.14.2 脉冲源函数
PULSEv1 v2[td [tr [tf [pw[per]]]]]
此处v1是初始值,v2是脉冲高电平值,td是延时时间,tr是上升斜坡的持续时间,tf是下降斜坡的
持续时间,pw是脉冲宽度,per是脉冲重复周期。
6.2.6.3.14.3 正弦源函数
SINvo va [freq [td [θ [φ]]]]
vo是电压或电流的偏置,va是电压或电流的幅度,freq是电压或电流的频率,td是延时时间,θ是
阻尼系数,φ是相位延时时间。
6.2.6.3.14.4 指数源函数
EXPv1 v2 [td [τ1 [td2 [τ2]]]]
v1是电压或电流的初始值,v2是电压或电流的脉冲值,td是上升延时时间,td2是下降延时时间,
τ1是上升时间常数,τ2是下降时间常数。
6.2.6.3.14.5 分段线性源函数
PWLt1 v1 [t2 v2 t3 v3..][R[=repeat]][TD=delay]
vn(n=1,2,)是电压或电流值,tn(n=1,2,)是分段时间,repeat是波形的开始时间,将
被重复,delay是延时时间,R使函数重复执行。
6.2.6.3.14.6 单频FM源函数
SFFMvo va [fc [mdi [fs]]]
vo是电压或电流偏置值,va是电压或电流的幅度,fc......
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