[ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in BIRD189, and related comments about AMI Flows

  • From: Scott McMorrow <Scott@xxxxxxxxxxxxx>
  • To: Walter Katz <wkatz@xxxxxxxxxx>, "Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx" <Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx>, IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>, IBIS-Interconnect <ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Fri, 21 Jul 2017 15:57:21 +0000

Correct.  Which is why for correlation to measurements this is the way to go.  
Measurement are artificial, and we need to replicate the same artificial 
environment in modeling as we do in measurements.  In this case, we'll see the 
traveling crosstalk wave from excitation of the open circuit nets superimposed 
on the measurement.

This is one of the reasons I hate microprobes for measurement. Since it is not 
easy to terminate unused lines, the measurements do not match terminated 
modeling 1-to-1, unless you correct for the open circuit conditions.  
Connectorized measurements are more faithful to the transmission line 
environment, since we can terminate unused connectors.  But then we have the 
issue of removing the connector from the measurement.

Either way, we are dealing with the law of Conservation of Misery. - Misery is 
neither created nor destroyed. It is merely transferred from one place (or 
person) to another.

Scott McMorrow, CTO Signal Integrity Group
Samtec
Office 401-284-1827 | +1-800-726-8329
www.samtec.com<http://www.samtec.com/>

From: Walter Katz [mailto:wkatz@xxxxxxxxxx]
Sent: Friday, July 21, 2017 11:50 AM
To: Scott McMorrow <Scott@xxxxxxxxxxxxx>; Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>; IBIS-Interconnect <ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: RE: [ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in 
BIRD189, and related comments about AMI Flows

Scott,

One hopefully final question. If the s12 measurement is made with all other 
pins not terminated, does not the s12 already include the self-induced 
crosstalk of the aggressor connections?

Walter

Walter Katz
wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>
Phone 303.449-2308
Mobile 303.335-6156
From: Walter Katz [mailto:wkatz@xxxxxxxxxx]
Sent: Friday, July 21, 2017 10:01 AM
To: Scott@xxxxxxxxxxxxx<mailto:Scott@xxxxxxxxxxxxx>; 
Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx<mailto:Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx>; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: RE: [ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in 
BIRD189, and related comments about AMI Flows

Scott,

Thanks for the clarifications. Assuming most pins of a component are in fact 
connected to something on the board, we need to be concerned about used 
connections in the package that are adjacent (near)  interconnect on the 
package that are not connected to anything on the Board. What is the EDA tool 
to do? What is the package model maker to do?

If a pin is marked NC in a component, and in fact, that pin has routing in the 
package, then the most accurate thing to do is to include all these NC pins 
along with the pins of interest in the terminals of the interconnect mode, and 
then set the termination of all of the unused terminals to ~50 Ohms. An 
alternative is to make the interconnect model for a specific pin include all of 
the significant aggressor pins. The EDA tool could chose to terminate those 
aggressor pins that have connections on the board with ~50 Ohms, and those pins 
that do not have connections on the board (whether NC or not) with 1Meg Ohm. 
Without this help from the interconnect model maker, the EDA tool can either 
run with all 1 MegOhm terminations (pessimistic), or all ~50 Ohm terminations 
(optimistic), and compare the results.

Walter

Walter Katz
wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>
Phone 303.449-2308
Mobile 303.335-6156
From: ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Scott McMorrow
Sent: Friday, July 21, 2017 8:00 AM
To: Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx<mailto:Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx>; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: [ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in 
BIRD189, and related comments about AMI Flows

Arpad

Walt did not include peaking due to reflection doubling and resonance.  That 
can cause up to a 4X increase, or 4 mV.  If the line being simulated has two 
neighboring nets, then the error could be as much as 8 mV.

Finally, not all packages are well-designed for crosstalk isolation.  My design 
team shoots for -66 dB PSXT isolation. But we've seen much much worse in 
packages we do not design.  In our 112G PAM4 design work we are concerned with 
errors of 100's of uV in our S-parameters.  We like any noise error in the 
impulse response to be less than -80 dB down, because of the stringent 
signal-to-noise implications on PAM4 at extreme data rates.

Scott

Scott McMorrow, CTO Signal Integrity Group
Samtec
Office 401-284-1827 | +1-800-726-8329
www.samtec.com<http://www.samtec.com/>

From: ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Muranyi, Arpad
Sent: Thursday, July 20, 2017 11:17 PM
To: IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; 
IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: [ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in 
BIRD189, and related comments about AMI Flows

Walter,

So are you saying that it really doesn't matter whether unused ports are 
terminated with
50 Ohms or 2e+6 Ohms, because the signal that bleeds into a victim line through 
crosstalk
is less than 1 mV either way (for 1 V signaling)?

In that case, why bother putting this unused termination resistance into 
BIRD189 at all?

Thanks,

Arpad
=====================================================================


From: 
ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Walter Katz
Sent: Thursday, July 20, 2017 7:26 PM
To: Scott McMorrow <Scott@xxxxxxxxxxxxx<mailto:Scott@xxxxxxxxxxxxx>>; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: [ibis-interconn] Re: Question about references in BIRD189, and related 
comments about AMI Flows

All,

I agree.

Now what is the difference in the voltage say at port 2, when an adjacent 
connection in the package is terminated by 2 MegOhm or by an interconnect with 
a nominal impedance of 50 +/- 10% Ohms?

Assuming the package was designed to minimize crosstalk (to be < 10mV (1%) on 
1V signaling).
If the adjacent connections are terminated by a 2 MegOhm resistor
The 10mV signal will cause .1mv voltage (.01% x 10mV)  at ports 1 and 2.
If the adjacent connections are connected to a 50 +/- 10% Ohm transmission line
Thw reflection will be <~ 1mV, and the voltage  at ports 1 and 2 will cause a 
.001mv voltage (.001% x 1mV)  at ports 1 and 2.

Using 2MegOhm termination will give a much more pessimistic answer then the 50 
Ohm terminations, but still <~ 1Mv.

The EDA tool can always choose 50Ohm, which can speed up simulations 
dramatically, and giving an optimistic results by as much as 1Mv.

The EDA tool can give the User the option of doing it either way

Please evauate my assumptions, my arithmetic, and come to your own conclusion.

Walter


Walter Katz
wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>
Phone 303.449-2308
Mobile 303.335-6156
From: Scott McMorrow [mailto:Scott@xxxxxxxxxxxxx]
Sent: Thursday, July 20, 2017 7:14 PM
To: wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: RE: [ibis-interconn] Re: Question about references in BIRD189, and 
related comments about AMI Flows

Walter

Obviously, when you are making measurements on a package, all other ports are 
open circuits.  For correlation purposes, I will normally reduce the 100-port 
s-parameter to a 2-port s-parameter using a 1 meg ohm termination impedance on 
the unused ports.

For in-system performance modeling, all ports should be reduced using the 
nominal interconnect impedance. This may or may not be the normalization 
impedance recorded in the touchstone file.

Regards,

Scott


Scott McMorrow, CTO Signal Integrity Group
Samtec
Office 401-284-1827 | +1-800-726-8329
www.samtec.com<http://www.samtec.com/>

From: ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Walter Katz
Sent: Thursday, July 20, 2017 6:40 PM
To: IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; 
IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: [ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in 
BIRD189, and related comments about AMI Flows

Arpad,

Consider a 50 pin package, that has an s100p. Port 1 is pin 1, port 2 is die 
pad for pin # 1.

When measuring s12 with a 2 probe VNA, how are the other 98 ports usually 
terminated?

Once we get this answer, then we can proceed to the next question.

Walter

Walter Katz
wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>
Phone 303.449-2308
Mobile 303.335-6156
From: 
ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Muranyi, Arpad
Sent: Thursday, July 20, 2017 4:04 PM
To: IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>; 
IBIS-Interconnect 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: [ibis-interconn] Re: Question about references in BIRD189, and related 
comments about AMI Flows

Walter,

Let's keep the AMI related topics out of this subject line, and discuss them in 
a separate
thread...

So, regarding this discussion about BIRD189, I am sensing a slight 
miscommunication or a
different perspective here.  Let me try to explain what I mean.

Using the reference impedance in Touchstone files we can terminate the unused 
ports
of a Touchstone file in such a way that there will be no reflections at those 
unused ports.
This is usually done to generate waveforms with the used ports of the 
Touchstone file
as if the adjacent unused ports did not exist.  I understand there are 
numerical techniques
which can be applied to Touchstone files to reduce them to a smaller number of 
ports
using this concept.

Now, the other perspective that you seemed to describe in your earlier email is 
different.
In this interpretation, an "unused port", for example a pin of a package, is 
actually connected
to the printed circuit board, and perhaps there are no further traces on the 
board attached
to that pin.  This is often called a "No Connect" (NC).  When a user runs their 
simulations,
they may be interested in seeing the effects of this dangling pin, i.e. they 
WANT to see
the reflections at that pin, and they WANT to see how these reflections 
influence the
adjacent lines through crosstalk, etc...  But I would not call this scenario 
"unused ports",
because the ports are indeed in use for a good reason.

So I would suggest that we come to an agreement first on what we mean by 
"unused ports",
and perhaps put that in BIRD189 to eliminate any confusions or 
misinterpretations.

Thanks,

Arpad
=========================================================================


From: ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Walter Katz
Sent: Thursday, July 20, 2017 12:04 PM
To: Matvienko, Andrey 
<andrey_matvienko@xxxxxxxxxx<mailto:andrey_matvienko@xxxxxxxxxx>>; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>>
Subject: [ibis-macro] Re: [ibis-interconn] Re: Question about references in 
BIRD189, and related comments about AMI Flows

All,

The current statement in BIRD 189


If this parameter (Unused_port_termination)is not defined, the EDA tool may 
connect terminals to terminations as needed to prevent numerical instability in 
simulation (EDA tools are recommended to alert users when this occurs and 
document the termination value used).  Note that the terminals remain 
technically open, and terminations connected by the EDA tool are intended to 
approximate open-circuit conditions.

Can be confusing (as indicted by how Andrey interprets it, see below).

We all need to remember that IBIS is an ASCII representation of a model (I/O 
model, interconnect model, Touchstone file) based on "measurements" made on the 
I/O model or interconnect. "Measurement" here can be based on actual test bench 
measurements, SPICE simulations, extraction, ...

If the component is sitting on a table in the "dead bug" position, then 
technically all of the pins of the component are in open-circuit condition. As 
soon as the package is inserted in a board (or the die is mounted in the 
package) the model maker has no ideas how the pin (or die pad is terminated). 
It is the User/EDA too who knows this.

We continually make the mistake of telling the EDA tool how to use IBIS models, 
rather than just describing the format of the data describing the models and 
how to generate this data. This is so aptly demonstrated by the recent debates 
over BIRD 166 and BIRD 190.

I suggest the following change:


If this parameter (Unused_port_termination)is not defined, the EDA tool may 
connect terminals to terminations as needed to prevent numerical instability in 
simulation (EDA tools are recommended to alert users when this occurs and 
document the termination value used).  The terminations connected by the EDA 
tool are determined by what the unused component pins are connected to.



Some other unfortunate statements about how AMI models shall be used are:


System simulations will commonly involve a transmitter (Tx) and a receiver (Rx) 
executable model file, each of which may perform filtering in the AMI_Init 
function, the AMI_GetWave function, or both (i.e., a "dual" algorithmic model). 
In the case of a "dual" algorithmic model, the filtering functionality in the 
AMI_Init and AMI_GetWave functions are each intended to be independent 
representations of the device's equalization. Users of a dual model can elect 
to use either the AMI_Init or AMI_GetWave filtering functionality, but not 
combine both simultaneously.

While the primary purpose of the AMI_Init function is to perform the required 
initialization steps, it may also include LTI signal processing algorithms. 
Therefore, statistical simulations may be performed using the AMI_Init function 
alone.

Even though time domain simulations may also be performed with the LTI AMI_Init 
and/or LTI AMI_GetWave functions, AMI_GetWave functions containing non-LTI 
algorithms may only be simulated in the time domain.


How does a User or EDA tool know that a models AMI_GetWave is LTI or non-LTI. 
No AMI Model can be perfectly LTI, so who makes the judgment that a AMI Model 
can be used as an LTI model? Even if a model is truly LTI, it is 
straightforward for a model make to include an AMI_GetWave as a convenience for 
EDA tools when doing time domain simulations with other models in the channel 
that have an AMI_GetWave - this eliminated deconvolution steps.


Walter

Walter Katz
wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>
Phone 303.449-2308
Mobile 303.335-6156
From: Matvienko, Andrey [mailto:andrey_matvienko@xxxxxxxxxx]
Sent: Thursday, July 20, 2017 11:45 AM
To: Walter Katz <wkatz@xxxxxxxxxx<mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>>
Subject: RE: [ibis-interconn] Re: Question about references in BIRD189

HI Walter,

Thanks for comments. Yeah, with the current requirement currently put in BIRD 
(requirement for open-circuit approximation for unused port) the only 
reasonable thing is exactly "ignore all of the rules on how to deal with unused 
terminals" :)
Btw I don't try to "blame" nobody, by some reason I myself noticed it only 
yesterday, at that I have been reviewing this BIRD quite regularly as it has 
been evolved. Yesterday I was literally shocked finding that we sort of 
"enforce" open- circuit for unused ports in this BIRD, by default. We also have 
been using "advanced package" features in  our tools almost "forever" (our 
solution have been based on extensions to IBIS external circuit) so we are very 
well familiar with topics of terminating of unused ports and of course we will 
continue doing it properly despite of direct "recommendation" to use 
open-circuit in the BIRD.

Still I think that that controversial require would be removed from the spec...

Thanks,
Andrey

This email and any appended documents are only for the intended person/entity 
and may contain information of Samtec, Inc., that is PRIVILEGED, PROPRIETARY, 
CONFIDENTIAL, AND/OR PROTECTED BY LAW. If you are not the intended recipient 
you are hereby notified that any dissemination, disclosure, use or copying of 
this email or its contents is prohibited. If you received this message in 
error, please notify Samtec immediately and delete the email, attachments and 
all copies. The intended recipient should not disclose the content to third 
parties or reproduce the content without Samtec's written consent.

Other related posts: