高速互連SPICE仿真模型

SPICE（Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis）是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的電子研究實(shí)驗(yàn)室于1975年開發(fā)出來(lái)的一種功能非常強(qiáng)大的通用模擬電路仿真器。正如同SPICE的名字所表示的，它最初主要被用來(lái)驗(yàn)證集成電路中的電路設(shè)計(jì)，以及預(yù)測(cè)電路的性能，因?yàn)檫@種仿真計(jì)算對(duì)于集成電路的設(shè)計(jì)是極其重要的。
　　SPICE模型發(fā)展至今，己經(jīng)在電子設(shè)計(jì)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且還派生出許多不同的版本，其中最為主要的兩個(gè)是HSPICE和PSPICE.其中由Avant公司（現(xiàn)己被Synopsys公司兼并）開發(fā)的HSPICE運(yùn)行于工作站或大型機(jī)上，主要應(yīng)用于集成電路的設(shè)計(jì)。而MicroSim公司（后來(lái)被OrCAD公司兼并，而OrCAD又被Cadence公司兼并）開發(fā)的PSPICE運(yùn)行于PC上，主要應(yīng)用于PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)。
　　SPICE模型由兩部分組成：模型方程式和模型參數(shù)。它是建立在電路基本元器件（如晶體管、電阻、電容等）的工作機(jī)理和物理細(xì)節(jié)之上的，是一個(gè)根據(jù)原理圖中各元器件的連接關(guān)系創(chuàng)建的網(wǎng)表文件，該網(wǎng)表由一系列子電路組成，用戶通過(guò)調(diào)用相關(guān)的子電路模塊就可以簡(jiǎn)單地建立模擬網(wǎng)表。原理圖中各元器件的SPICE參數(shù)主要表征元器件的物理特性和電特性。參數(shù)描述的充分性和精確性將決定模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。利用SPICE模型，可以精確地在電路器件一級(jí)，仿真系統(tǒng)的工作特性、驗(yàn)證系統(tǒng)的邏輯功能，因此在集成電路設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)樗軌蚓_計(jì)算出系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等各種工作特性，所以也可以用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的信號(hào)完整性分析。
　　用SPICE模型可以完成多種類型的電路分析，其中最為主要的有：
　　。直流分析（DC Analysis）：包括靜態(tài)工作點(diǎn)、直流靈敏度、直流傳輸特性、直流特性掃描分析；
　　。交流分析（AC Analysis）：包括頻率特性、噪聲特性分析：
　　。瞬態(tài)分析（Transient Analysis）：包括瞬態(tài)響應(yīng)分析和傅里葉分析；
　　。參數(shù)掃描（Parametric and Temperature Analysis）：包括參數(shù)掃描分析和溫度特性分析；
　　。蒙特卡羅分析（Monte Carlo Analysis）；
　　。最壞情況分析（Worst－case Analysis）。
　　此外，由于SPICE模型還包含了器件隨溫度變化的特性，所以以上這些分析都可以設(shè)定在不同的溫度下進(jìn)行。
　　SPICE模型技術(shù)相對(duì)成熟，模擬精度也比較高，但是使用SPICE模型有一些難以克服的缺點(diǎn)：首先由于SPTCE模型是晶體管一級(jí)的模型，隨著現(xiàn)在集成電路規(guī)模越來(lái)越大，即使只建立各個(gè)引腳的SPICE模型，也會(huì)包含成千上萬(wàn)只晶體管一級(jí)的器件，所以其仿真速度必然很慢，這對(duì)于交互的PCB設(shè)計(jì)來(lái)講是不可接受的；其次，由于SPTCE模型涉及許多集成電路設(shè)計(jì)方面的細(xì)節(jié)，一般集成電路廠藺都不愿意公開提供，限制了它的廣泛應(yīng)用。這時(shí)需要引入IBIS模型來(lái)替代SPICE模型完成信號(hào)完整性分析。
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