[ibis-macro] Re: Determining the reference signal_name of an I/O buffer

  • From: Walter Katz <wkatz@xxxxxxxxxx>
  • To: "Mike LaBonte" <mlabonte@xxxxxxxxxx>
  • Date: Mon, 29 Feb 2016 09:05:50 -0500 (EST)

Mike,



Let’s focus on a DDR memory part. There are DQ signals the reference VSSQ 
and ADDRESS signals that reference VSS. The first thing the EDA tool is 
required to know is VSS or VSSQ the reference signal for DQ1. IBIS files 
(with [Pin Mapping]) tell us that. If we are making measurements at the pin 
or pad, then we have no choice but to pick a reference node in our 
simulation that is “closest” or “nearby” to the pin or pad. Sufficiently 
nearby is well defined and depends on the rail voltage spectral density and 
frequency of interest of our analysis. When IBIS was first created we were 
in a 10Mbps world, no nearby was ~100ns ~100 inches. Today we are pushing 
the limit of 50Gbps, so nearby becomes ~20ps ~.2 inches. We have ball 
pitches of ~.05” and die size ~.5”, so we are OK.



Yes, IBIS models with no GND pins and in particular buffer only IBIS files 
are by definition not power aware, so the question is somewhat academic 
because in these case the EDA tool has no choice but to supply the rail 
voltages from voltages sources at the buffer. So there is in fact a node 
that can (and is) the reference voltage for that I/O pad of the buffer, and 
that is the Pdref (or Gcref) terminal.



All of this is academic if we are not doing power aware simulations, and all 
buffers are supplies by rail voltages sources defined by [Voltage Range] or 
the [Pullup Reference], [Pulldown Reference], {GND Clamp Reference], or 
[Power Clamp Reference].



IBIS does require models to be expressed as though hardware had been 
measured when it wasn't.



The statement

Physical measurements require a hardware differential probe with the + probe 
at a pin, die pad or buffer terminal and the – probe at a nearby reference 
pin, die pad or buffer terminal.

Applies to simulations as well

Simulation measurements require a software differential probe with the + 
probe at a pin, die pad or buffer terminal and the – probe at a nearby 
reference pin, die pad or buffer terminal.



Note that there is a difference between a buffer only IBIS file, and a bare 
die IBIS file. A buffer only IBIS file may be lacking POWER and GND pins, a 
bare die IBIS file should include all of the bump (or wire bond) pads of the 
die, including the POWER and GND bump (or wire bond) pads.



Walter



From: Mike LaBonte [mailto:mlabonte@xxxxxxxxxx]
Sent: Sunday, February 28, 2016 11:36 PM
To: wkatz@xxxxxxxxxx
Cc: IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: Re: [ibis-macro] Determining the reference signal_name of an I/O 
buffer



I think we need to be clear at all times whether it is sufficient to 
identify a reference signal_name or if an exact pin must be identified. The 
first sentence of this goes both ways. One question is whether the 
parasitics of the interconnect shorting the pins associated with one signal 
together are small enough to warrant claiming that it wouldn't matter which 
of those pins were used as a measurement reference node. I'm not so sure, 
particularly if package parasitics are in play.



A potential conflict might come up with BIRD 161.1 Supporting Incomplete and 
Buffer-only [Component] Descriptions <http://ibis.org/birds/bird161.1.docx
. It has not yet passed, but it proposes allowing the first column of [Pin] 
to give pad names instead of pin names. At least in that case we would know 
pin parasitics were absent. But it allows says that a [Pin] section could 
have just one pin.



IBIS has always supported producing models from hardware measurement, but it 
is not certain that IBIS requires models to be expressed as though hardware 
had been measured when it wasn't. A quick search tells me I have 169 IBIS 
files on hand that do not contain the word "GND".



Mike



  _____

From: "Walter Katz" <wkatz@xxxxxxxxxx <mailto:wkatz@xxxxxxxxxx> >
To: "IBIS-ATM" <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx <mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx> >
Sent: Sunday, February 28, 2016 12:08:20 PM
Subject: [ibis-macro] Determining the reference signal_name of an I/O buffer



All,



Continuing this thought, since IBIS is a component measurement based system, 
and since measurement are made at the pin of a component, and since every 
measurement at an I/O pin is made between that pin and some nearby reference 
pin, then all we need to do is define a method of determining the reference 
signal_name for every I/O pin. The following algorithm should work for all 
known existing IBIS models:



1.       [Pin Mapping] tells the bus_label on each of the buffer rail 
terminals.

2.       These bus_labels define the signal_name on each of the rail 
terminals.

3.       If just one signal_name is on a Pin with Model_name GND, and the 
values of the Pullup Reference, Power Clamp Reference, Ground Clamp 
Reference, Pulldown Reference assigned that has that signal_name has a value 
of 0.0V in the [Model], then a pin of that signal_name near the I/O pin is 
the reference for the measurements at the I/O pin. Similarly, the I/O buffer 
rail terminal with the reference signal_name at the I/O buffer is the 
reference node for measurements at the I/O buffer. Similarly, the supply 
pads at the die/package boundary near the I/O die pad are the reference for 
measurements at the I/O die pad.



If this algorithm does not work for an I/O buffer (and I claim such a case 
does not exist) then we can enhance IBIS by adding an option [I/O Reference] 
section that has two columns. The first column is the Pin_name of an I/O 
buffer, and the second column is the signal_name of the reference for all 
measurements at the I/O buffer.





Walter



From: Walter Katz [mailto:wkatz@xxxxxxxxxx]
Sent: Saturday, February 27, 2016 8:58 PM
To: IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx <mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx> >
Subject: One of the rail voltages of every IBIS buffer is a GND signal_name 
and a reference node.



All,



I have looked at the data sheets for parts with RS232, ECL, PECL and MECL 
buffers, and every one of them has one of the rail voltages connected to a 
Ground (GND) data book name (signal_name).



Although the IBIS standard does allow the user to associate all of the rail 
voltages with bus_labels on POWER pins, such a buffer is an unnatural act.



If we state that it is a given that every buffer has a Ground rail 
connection, then we can state that every buffer has a well-defined reference 
node for every other terminal measurement at the buffer.



I challenge anyone on this committee to find a part with an I/O buffer that 
has no rail terminals that are Ground.



Walter







Walter Katz

 <mailto:wkatz@xxxxxxxxxx> wkatz@xxxxxxxxxx

Phone 303.449-2308

Mobile 303.335-6156



Other related posts: