[PCB] IBIS란? (6)

 

IBIS 모델 : 고속 디지털 설계의 필수 검증 도구

안녕하세요, 고속 디지털 회로 설계에서 신호 무결성(Signal Integrity, SI) 문제를 해결하고 노이즈(Noise)를 예측하는 데 필수적인 IBIS 모델에 대해 알아보는 시간입니다. 현대의 PCB는 고밀도, 고속화되면서 전송선 효과, 반사, 크로스톡과 같은 복잡한 문제들이 발생합니다. 이러한 문제를 해결하고 시스템의 안정성을 확보하기 위해 IBIS(I/O Buffer Information Specification) 모델이 중요한 역할을 합니다. 이번 글에서는 PCB 입문자와 중급자 수준에 맞춰 IBIS 모델의 개념과 중요성, 그리고 활용 방안을 자세히 설명해 드리겠습니다.

 

IBIS 모델이란 무엇일까요?

반도체 I/O 버퍼의 전기적 특성을 정의하는 표준 형식입니다.

IBIS는 반도체 제조사가 제공하는 I/O 버퍼의 전기적 특성(전압-전류(V-I) 및 전압-시간(V-t) 특성)을 표준화된 텍스트 파일 형식으로 나타낸 것입니다. PCB 설계자는 이를 통해 실제 칩을 사용하기 전에 I/O 동작을 시뮬레이션하여 신호 무결성 및 노이즈 문제를 사전에 검증할 수 있습니다. IBIS 모델은 1990년대 인텔(Intel)이 개발했으며, 이후 EDA(Electronic Design Automation) 및 컴퓨터 제조 관련 회사들의 협력을 통해 공개 표준으로 발전했습니다.

 

IBIS 모델의 구성 요소

1. Output Buffer

출력 버퍼는 풀업(Pull-up), 풀다운(Pull-down) 회로, 전원 클램프(Power Clamp), 접지 클램프(GND Clamp), ESD 보호 다이오드, 칩 자체의 커패시턴스(C_comp), 패키지 저항(R_pkg) 및 인덕턴스(L_pkg)로 구성됩니다.

2. Input Buffer

입력 버퍼는 전원 클램프, 접지 클램프 다이오드, 패키지 저항(R_pkg), 인덕턴스(L_pkg), 칩 자체 커패시턴스(C_pkg)로 구성됩니다. IBIS 모델은 스파이스(Spice)와 달리 칩 내부 구조를 공개하지 않으면서도 외부에서 관측 가능한 전기적 특성을 제공하여 제조사의 지적 재산권을 보호합니다.

 

 

IBIS 모델 파일의 구성

1. Header Information — IBIS 버전, 파일 생성일, 파일명, 작성 날짜 등 기본 정보
2. Component, Package, Pin Information — 패키지 전기적 정보(R_pkg, L_pkg, C_pkg), 핀 매핑 정보
3. V-I Behavioral Model — 풀업, 풀다운, GND 클램프, Power 클램프 등의 전기적 특성을 정의한 행동 모델

 

IBIS 모델 활용의 중요성

고속·고밀도 PCB 설계에서 IBIS 모델은 설계 초기 단계부터 신호 반사, 오버슈트, 언더슈트, 크로스톡, 지연 등의 문제를 예측하고 해결하는 데 도움을 줍니다. 예를 들어, 드라이버와 리시버 간 임피던스 매칭 여부를 시뮬레이션하여 최적 종단 저항 값을 결정하거나, 트레이스 길이·폭을 조정하여 신호 품질을 개선할 수 있습니다. 이는 재설계(Re-spin) 비용과 시간을 절감하고 제품 신뢰성을 높입니다.