<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />羅伯特·墨菲（墨菲)，Advanced Micro Devices 技術人員
傑森·帕克特 (傑森·帕克特)，產品開發工程師，Advanced Micro Devices
抽象的—為了最大限度地利用設計資源並最大限度地縮短上市時間，片上系統 (SoC) 設計採用了大量的功能塊重用。 這種重用為塊級性能和產量的比較提供了基礎，從而實現了集中調試和進一步優化的機會。 本文介紹了生成與 JMP Graph Builder 平台一起使用的自定義地圖的過程。 該技術提供了一種利用高度交互式工具探索空間驅動信號的有價值的方法。 通過釋放 JMP 中自定義地圖的強大功能，推動流程改進。
索引術語— 自定義地圖、超熱圖、根本原因分析、SoC、片上系統、良率。
一、簡介
當今的 SoC 通常是基於尖端半導體工藝技術構建的相對較大的設備，旨在不斷提高性能和功效。 它由一組重複且獨特的塊組成，這些塊服務於各種芯片功能，例如 I/O、計算和圖形。 這些塊可以根據它們在管芯上的物理位置來表示為地圖。 通過使用此類地圖作為 JMP 中的自定義地圖，工程師或分析師可以創建強大的可視化效果，從而更快地調試過程、測試或良率問題。 反過來，這有助於更快地提高產量和質量，從而加快新產品設計的投資回報 (ROI)。 通過根據晶圓上的物理位置在圖形生成器中組合基於芯片的熱圖，以前未被注意到的效果變得清晰起來。 這是因為許多半導體製造挑戰都強烈依賴於晶圓內的空間位置，例如中心效應或邊緣效應。 這些位置依賴性的清晰說明大大縮小了潛在根本原因的範圍，並加速了流程改進。
二.使用自定義地圖的好處
目前，工程師或分析師可以使用多種工具來識別異常響應。 其中的一些示例包括直方圖和箱線圖。 儘管這些工具很有價值且利用率很高，但它們缺乏說明物理定位以更快地識別模式的能力。 了解這些模式有助於縮小後續分析和根本原因隔離的範圍，從而縮短調試周轉時間並提高產量。
儘管本文重點關注半導體行業，但自定義地圖的應用在許多具有空間信號的環境中非常有用。
三．在 JMP 中創建自定義地圖
JMP 中自定義地圖形狀的生成是通過一一連接每個形狀的頂點來執行的。 為了實現此目的，JMP 需要兩個定義文件形式的頂點坐標信息：“-Name”文件和“-XY”文件。 “-Name”文件包含所需的數字形狀ID和姓名列和“-XY”文件包含形狀 ID、零件 ID、X和是頂點的坐標。這形狀ID列將“-XY”文件中的坐標鏈接到“-Name”文件中的形狀名稱。
如果頂點坐標可用，則可以通過幾個步驟生成“-Name”和“-XY”文件。
匯總坐標文件，使每個形狀在數據表中佔據一行。 按升序（從 1 開始）創建“形狀 ID”列，為每個形狀提供唯一的 ID。 形狀 ID 必須是表中的第一列。將表另存為 ' $$$ -Name.jmp' 其中$$$是一個選擇的前綴。 在此文件中，應該有一個用戶友好的名稱列來表示每個形狀。 在此列的列屬性中，選擇“映射角色”並將其設置為“形狀名稱定義”（參見圖 1）。 這是重要的一步，因為此列中的值將用於鏈接原始數據以進行疊加。
- 如圖。 1 。 形狀名稱定義貼圖角色屬性設置
在原始坐標表仍然打開的情況下，合併剛剛創建的唯一形狀 ID 列，並按形狀 ID 升序對錶進行排序。 將數據表另存為 ' $$$ -XY.jmp' 其中$$$必須與“-Name”文件使用的前綴相同。
此“-XY”文件需要四個必填列，形狀ID , X ,是， 和零件編號。 在當前狀態下，文件應該包含所有這些信息，並且可能只需要重命名列。 但是，它將缺少零件編號柱子。 此列本質上告訴 JMP 某些形狀是否具有多個獨立部分，例如由多個島嶼組成的夏威夷州。 通常情況下，每個形狀只有一個部分。 在這些情況下，零件 ID 列可以設置為全部。 這X和是列包含每個形狀中每個頂點的坐標。 值得強調的一個微妙細節是“-XY”文件中每個形狀頂點的出現順序很重要，因為如果配置錯誤，它可能會導致形狀表示不准確。 使用“-XY”映射文件，JMP 可以跟踪形狀從一個頂點到另一個頂點的步進（從文件中的第一行到最後一行）。 新的跟踪以每個新的形狀 ID 或零件 ID 開始。 圖 2 顯示了一個示例，說明頂點的順序對於追踪簡單的矩形形狀有何影響。
- 如圖。 2 。 形狀的正確和不正確的頂點排序
如果原始坐標數據在多種類型的自定義地圖中保持一致，則用於創建“-XY”和“-Name”形狀定義文件的 JMP 腳本語言 (JSL) 腳本將非常有用。
有關自定義地圖生成的更多信息，請查看以下資源：幫助>幫助內容>基本繪圖>創建地圖>圖形生成器>自定義地圖文件。
最後要注意的一點是，“-Name”和“-XY”形狀定義文件必須保存在具有相同前綴的同一目錄中，以便映射能夠正確運行。
四．自定義地圖使用
配置定義文件後，即可將數據導入到 JMP 中。 在圖形生成器中可視化數據之前，需要最後一個準備步驟將數據與自定義地圖定義文件鏈接。 數據中必須有一列的值與定義中找到的值完全匹配形狀名稱定義列，否則 JMP 將無法鏈接自定義地圖。
要將數據錶鍊接到自定義地圖，請打開數據表中存儲形狀名稱的列的列屬性。 在“地圖角色”屬性中，確保選擇“形狀名稱使用”選項，並選擇“-Name”文件作為“地圖名稱數據表”，並選擇適當的形狀定義列（參見圖 3）。 請注意，在 JMP11 中，這些選項沒有用於搜索“-Name”文件的交互式文件對話框，因此需要將其複制並粘貼或鍵入到文本框中（包括“.jmp”擴展名）。
- 如圖。 3 。 形狀名稱 使用貼圖角色 文件選擇
JMP 還支持將“-Name”和“-XY”文件放置在軟件自動檢查的特定目錄中。然而，在我們的應用程序中，我們在不同的 SoC 產品中使用相同的形狀名稱和不同的映射。因此，為了避免名稱衝突，我們採用文件選擇方法。 請參閱 JMP 的幫助，根據您計算機的操作系統查找自動目錄位置。
完成所有準備工作後，打開圖形生成器並將鏈接的形狀列從數據表拖放到窗口左下角的地圖形狀放置區中（參見圖 4）。 然後，JMP 將在數據表中找到的所有形狀實例（也在形狀定義文件中找到）填充顯示。
- 如圖。 4 。 圖形生成器地圖形狀放置區域位置
在某些情況下，形狀定義文件可能無法識別數據表中找到的某些形狀，這可能是由於名稱不相同、命名約定不同或根本沒有列出。 這些無法識別的形狀在圖形生成器窗口的底部顯示為“未找到地圖形狀”（參見圖 5）。 合併這些缺失的形狀需要修改數據以匹配形狀定義文件或更新形狀定義文件本身。
- 如圖。 5 。 當數據中的形狀無法識別時圖形生成器顯示
此時可以將數據列拖放到顏色放置區，根據列數據和建模類型提供適當的顏色疊加。
下一節將介紹一些詳細的示例，概述不同的用例場景和成功案例。
五、例子
- A. 產量數據
與介紹相呼應的是，在 SoC 設計中重複使用塊的好處是可以比較各個塊的性能和產量。 在塊級別上配置的測試程序是很常見的，例如掃描（觸發器和通用邏輯）和內置自測試（BIST，存儲器測試和修復）。 對於 SoC，這些塊稱為塊。 圖 6 通過匯總數千個單元的結果描述了每個圖塊的特定測試的產量。 紅色（並以白色編號）的瓷磚是低產量的異常瓷磚，值得更多關注。 下一小節將顯示，還有另一種力量正在驅動這些異常值，但在此視圖中描繪時，這種力量並不明顯。
- 如圖。 6 。 具有異常值的 SoC Tile 良率熱圖
- B. 超熱圖
繼續前面的產量示例，有一組明顯的異常值圖塊。 然而，尚不清楚它們可能出了什麼問題。 圖 7 描繪了超熱圖，該圖利用了晶圓上每個芯片位置的嵌套每個 SoC 圖塊視圖。 X組和Y組下降區。 人口稀少的模具位置的瓷磚故障率較低。 圖 6 中的編號異常值已添加到圖 7 中，表示導致這些切片良率降低的芯片位置。 對於瓷磚1 , 2 ， 和3 ，主要原因是它們是與某些芯片 X、Y 位置的晶圓邊緣相鄰的角塊。當緊鄰晶圓邊緣時，這些瓦片在晶圓製造過程中會受到邊緣影響，而在晶圓的其他區域不會發生這種影響。 為了更清楚地查看包含許多對象的超熱圖，過濾掉顏色變量的基線或預期級別可能很有用。圖7就是這樣過濾的。瓦4良率下降主要集中在晶圓的中心，那裡也存在由於製造工藝而產生的已知變化效應。 製造工藝會導致整個晶圓出現各種不均勻性，這些不均勻性通常在中心或邊緣區域更嚴重。 該超熱圖可以快速了解問題區域所在的位置，而無需花費資源來嘗試確定瓷磚本身是否需要設計優化。
- 如圖。 7 。 晶圓級超熱圖通過過濾基線良率突出顯示異常芯片位置
- C. 參數數據
圖 8 是如何在晶圓級超熱圖上可視化參數數據的示例。 顯示的每個圖塊都包含一個模擬測量結構，其值用作與設備性能相關的度量。 數據表包含數百個晶圓，該特定視圖顯示晶圓上每個芯片位置處每個塊的測量平均值。 覆蓋層描繪的同心圓清楚地表明了熟悉的製造過程殘留。
- 如圖。 8 。 模擬表徵結構的晶圓級超熱圖
六．成功的故事
大批量產品顯示出明顯的異常瓷磚產量比其他產品差（見圖 9）。在這種情況下，紅色表示產量較低的瓷磚，藍色表示產量較高的瓷磚。
- 圖 9. 通過異常值平鋪觀察獲得初始 SoC 級良率
利用熱圖進行進一步分析後發現，這是晶圓左下邊緣異常瓦片的系統晶圓邊緣特徵，該瓦片與晶圓邊緣相鄰（見圖 10）。 這一信號引起了代工廠的注意，這促使他們實施了工藝改進——在晶圓最邊緣優化光刻調整。 由於這一工藝改進，整體晶圓良率顯著提高。
- 圖 10. 晶圓級觀察左下晶圓邊緣處異常瓦片
在超熱圖視圖之前，對該產量信號的初步調查集中在圖塊本身上，即本例中的方向錯誤。一旦晶圓邊緣良率相關性明確，正確的所有者就能夠立即開始持續改進工作。
七．提示與技巧
A。顯示缺失的形狀
在圖形生成器平台中的列選擇框下方，有一個標題為的複選框，顯示缺失的形狀。 選擇此選項會使用定義文件中但在當前數據表中找不到的形狀輪廓填充顯示（參見圖 11）。 這對於發現丟失的數據或獲取地圖的整體圖片很有用。
- 圖 11. 圖形生成器顯示缺失的形狀複選框
B.啟用數據標籤疊加
啟用將鼠標懸停在形狀上或在每個形狀上方顯示標籤的功能對於快速識別模式非常有用。 右鍵單擊所選列並選擇標記/取消標記首次將鼠標懸停在圖形生成器中的形狀上時顯示列數據。 要靜態顯示形狀上的標籤，請選擇感興趣的數據表中的行，然後選擇標記/取消標記。
C。使用過濾器和色譜柱切換器實現自動化
在分析體積數據時，搜索微妙的模式可能是一項繁重的任務，而最大限度地減少鼠標點擊次數總是有幫助的。 利用過濾自動化和列切換器功能（圖形生成器紅色箭頭>腳本）是掃描不同條件下的大量空間數據的有效方法。
D .使用 JMP12 進行幀分頁
Graph Builder 平台在最近的 JMP12 更新中進行了一些顯著的功能升級，即能夠使用頁拖放區。 將數據列放入此放置區域會根據該列中找到的唯一值的數量生成圖形生成器框架的多個實例。 該報告可以保存為交互式 HTML 文檔以供共享。
E.使用組和環繞放置區進行幀分割
如晶圓超熱圖示例所示，可以通過使用幀內的嵌套列來分割幀X組和Y組下降區。 晶圓超熱圖使用芯片 X 和 Y 坐標進行分割，但可以使用任何列。 其他經常使用的例子有電壓測試點、測試溫度和頻率測試點。 這裹drop-zone 具有類似的功能，空間利用率更高，但列嵌套不可用。 右鍵單擊組變量允許用戶選擇視圖中的級別數，以有效地放大感興趣的區域（參見圖 12）。
- 圖 12. 在視圖選項中選擇級別團體變量區
F。修改圖形生成器顏色設置
在分析自定義地圖疊加數據時，通常對顏色設置進行簡單修改就可以顯著強調異常模式的外觀。 作者建議對單向數據（產量、速度等）使用帶有連續顏色主題的深色背景（圖形>背景顏色），對兩側數據使用發散顏色主題。 右鍵單擊圖例可以在漸變設置中訪問顏色主題。 默認情況下，圖形生成器會在每個形狀周圍添加灰色邊框，寬度為一個像素，這可能會掩蓋一些較小的形狀。 要刪除此邊框，請在框架中單擊鼠標右鍵，然後選擇“自定義”>“地圖形狀”，然後將線寬更改為零。
八．已知問題和注意事項
- A. 重疊的形狀可能無法顯示所需的顏色
當自定義地圖中定義的形狀具有重疊區域時，就會出現這種情況。 在圖 13 中，丙烯酰胺和國民銀行塊共享一個公共區域，但只使用一種顏色。 創建包含任何重疊形狀的自定義地圖時需要注意這一點。
- 圖13。 兩個重疊形狀的顏色疊加不正確
- B. 拖動標籤創建指針顯示未標記的行
圖 14 顯示了拖動所需標籤（黑色虛線邊框）如何導致未標記的行出現無關標籤（紅色虛線邊框）。此問題已在 JMP 12 中修復。
- 圖14。 拖動標籤（黑色）會導致出現未標記的行（紅色）。
- C. 更改視圖中的級別會重置框架自定義
圖 15 顯示了首先為默認視圖設置框架自定義的過程，使用其中一個選擇視圖中的四個級別團體變量，最後當返回到原始視圖時，最初應用的自定義將丟失。
- 圖 15. 更改視圖功能中的級別會導致框架自定義丟失
- D.Map角色列屬性和匯總表
如果某列應用了映射角色屬性，並且匯總了數據表（包括該列），則圖形生成器無法識別該列屬性。 它只是指出，沒有找到任何形狀文件，即使它已在“地圖角色”屬性中定義。 解決方法是刪除“地圖角色”屬性並重新添加。 或者，如果保存、關閉並重新打開文件，則“地圖角色”屬性將按預期運行。
- E. 無法更新地圖角色屬性
使用“地圖角色”列屬性時，我們發現一旦設置了該屬性並應用了形狀定義文件，更改為選擇其他文件將不會更新到新文件的設置。 此外，形狀定義列無法更新。 解決方法是刪除“映射角色”屬性，然後使用新的文件和列設置再次添加它。
九．提昇機會
Graph Builder 平台中的自定義地圖是一個出色的執行器，可通過卓越的交互界面分析與空間數據相關的模式。 正如本文所述，此功能成功實現了根本原因分析，從而產生了真正的財務影響。 通過廣泛使用此功能，其收益是顯而易見的，並且通過一些優化來擴展其實用性只會帶來更好的結果。
以下是作者根據自己的經驗整理出的一些增強機會。
A。視圖中級別的更多選項
圖形生成器提供了使用以下方式分割視圖的能力團體兩個區域上的拖放區X和是軸。 右鍵單擊菜單提供了一些用於設置視圖級別數的選項，但它相當嚴格（參見圖 16）。 通常需要超過四個級別的視圖（但少於所有級別），但目前該選項不存在。 可以根據組列中的值的數量將其更改為動態的。
- 圖 16. 查看選項中的級別僅限於 1-4 或全部
B.支持多列分頁
這是一個非常有用的功能，只需滾動鼠標即可快速掃描多個視圖。 如果可以允許多於一列來分割幀，則可以進一步優化該功能，類似於“經過'其他平台上的功能。 現在的解決方法是創建一個新列並將多個列中的數據連接在一起以獲得不同的組合，但多列分頁將是一種更乾淨的解決方案。
十、致謝
作者要感謝 Paul Shook 在向 AMD 平面圖軟件添加特殊輸出格式方面提供的幫助，該格式對轉換為 JMP 的自定義地圖格式有很大幫助。此外，我們還要感謝 AMD 的分析師同事幫助評估 JMP 中 SoC 良率可視化自定義映射的使用情況。
AMD、AMD 箭頭徽標及其組合是 Advanced Micro Devices, Inc. 的商標。本出版物中使用的其他產品名稱僅用於識別目的，可能是其各自公司的商標。
