<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />Robert Murphy ( rmurphy ), Membre du personnel technique, Advanced Micro Devices
Jason Paquette ( jason.paquette ), Ingénieur développement produit, Advanced Micro Devices
Abstrait —Afin de maximiser l'utilisation des ressources de conception et de minimiser les délais de mise sur le marché, les conceptions de systèmes sur puce (SoC) utilisent une quantité substantielle de réutilisation de blocs fonctionnels. Cette réutilisation fournit la base des comparaisons de performances et de rendement au niveau du bloc, permettant un débogage ciblé et d'autres opportunités d'optimisation. Ce document décrit le processus de génération de cartes personnalisées à utiliser avec la plate-forme Graph Builder de JMP. Cette technique offre une approche précieuse pour explorer les signaux spatialement pilotés avec un outil hautement interactif. Favorisez l'amélioration des processus en libérant la puissance des cartes personnalisées dans JMP.
Termes de l'index —Cartes personnalisées, Hyper-heatmap, Analyse des causes profondes, SoC, Système sur puce, Rendement.
INTRODUCTION
Le SoC d'aujourd'hui est souvent un appareil relativement volumineux construit sur une technologie de traitement de semi-conducteurs de pointe qui recherche des performances et une efficacité énergétique sans cesse croissantes. Il est composé d'un ensemble de blocs répliqués et uniques qui remplissent diverses fonctions de puce, telles que les E/S, le calcul et les graphiques. Ces blocs peuvent être représentés selon leurs positions physiques sur le dé sous forme de carte. En utilisant ce type de carte comme carte personnalisée dans JMP, un ingénieur ou un analyste peut créer des visualisations puissantes qui permettent un débogage plus rapide des problèmes de processus, de test ou de rendement. À son tour, cela permet une montée en puissance plus rapide du rendement et de la qualité, et donc un retour sur investissement (ROI) plus rapide pour les nouvelles conceptions de produits. En combinant des cartes thermiques basées sur des matrices dans Graph Builder en fonction de leurs emplacements physiques sur une plaquette, des effets auparavant inaperçus deviennent illuminés. Cela est dû au fait que de nombreux défis de fabrication de semi-conducteurs dépendent fortement de l'emplacement spatial au sein d'une tranche, comme les effets de centre ou de bord. Une illustration claire de ces dépendances positionnelles réduit considérablement la liste des causes profondes potentielles et accélère l'amélioration des processus.
II. AVANTAGES DE L'UTILISATION DE CARTES PERSONNALISÉES
Actuellement, il existe divers outils à la disposition d'un ingénieur ou d'un analyste parmi lesquels choisir pour identifier les réponses aberrantes. Quelques exemples de ceux-ci incluent des histogrammes et des diagrammes en boîte. Bien que précieux et très utilisés, ces outils n'ont pas la capacité d'illustrer le positionnement physique pour identifier les modèles beaucoup plus rapidement. La compréhension de ces modèles permet de réduire la portée de l'analyse ultérieure et de l'isolation des causes profondes, ce qui entraîne des délais d'exécution plus rapides pour le débogage et l'amélioration du rendement.
Bien que cet article se concentre sur l'industrie des semi-conducteurs, l'application de cartes personnalisées peut s'avérer utile dans de nombreux contextes avec des signaux spatiaux.
III. CRÉATION DE CARTES PERSONNALISÉES DANS JMP
La génération de formes de cartes personnalisées dans JMP s'effectue en connectant les sommets de chaque forme, un par un. Pour ce faire, JMP requiert des informations sur les coordonnées des sommets sous la forme de deux fichiers de définition : un fichier "-Name" et un fichier "-XY". Le fichier '-Name' contient les chiffres requis ID de forme et Nom colonnes et le fichier '-XY' contient ID de forme, ID de pièce, X et Oui coordonnées des sommets.Le ID de forme colonne est ce qui relie les coordonnées dans le fichier '-XY' aux noms de forme dans le fichier '-Name'.
Si les coordonnées des sommets sont disponibles, les fichiers '-Name' et '-XY' peuvent être générés en quelques étapes.
Résumez le fichier de coordonnées afin que chaque forme occupe une seule ligne dans la table de données. Créez une colonne "ID de forme" dans l'ordre croissant (en commençant par un) en attribuant à chaque forme un identifiant unique. L'ID de forme doit être la première colonne du tableau.Enregistrez le tableau sous ' $$$ -Name.jmp' où $$$ est un préfixe choisi. Dans ce fichier, il devrait y avoir une colonne de nom conviviale pour représenter chaque forme. Dans les propriétés de colonne de cette colonne, sélectionnez Map Role et définissez-le sur « Shape Name Definition » (voir la figure 1). Il s'agit d'une étape importante car les valeurs de cette colonne seront utilisées pour relier les données brutes des superpositions.
- Figue. 1 . Définition du nom de la forme Configuration des propriétés du rôle de carte
Avec la table de coordonnées d'origine toujours ouverte, fusionnez dans la colonne unique Shape ID qui vient d'être créée et triez la table dans l'ordre croissant par Shape ID. Enregistrez la table de données sous ' $$$ -XY.jmp' où $$$ doit être le même préfixe que celui utilisé pour le fichier '-Name'.
Ce fichier '-XY' nécessite quatre colonnes obligatoires, ID de forme , X , Oui , et ID de pièce . Dans son état actuel, le fichier doit contenir toutes ces informations et peut nécessiter que les colonnes soient renommées. Cependant, il manquera le ID de pièce colonne. Cette colonne indique essentiellement à JMP si certaines formes comportent plusieurs parties distinctes, telles que l'État d'Hawaï, composé de plusieurs îles. C'est souvent le cas où chaque forme n'a qu'une seule partie. Dans ces cas, la colonne Part ID peut être définie comme tout un. Le X et Oui les colonnes contiennent les coordonnées de chaque sommet dans chaque forme. Un détail subtil qui mérite d'être souligné est que l'ordre d'apparition des sommets de chaque forme dans le fichier '-XY' est important car il peut conduire à des représentations inexactes des formes, si elles sont mal configurées. À l'aide du fichier de mappage "-XY", JMP trace les formes d'un sommet à l'autre (de la première ligne du fichier à la dernière). Une nouvelle trace commence avec chaque nouvel ID de forme ou ID de pièce. La figure 2 montre un exemple de la façon dont l'ordre des sommets fait une différence pour tracer une forme rectangulaire simple.
- Figue. 2 . Ordre correct et incorrect des sommets pour les formes
Si les données de coordonnées brutes sont cohérentes sur plusieurs types de cartes personnalisées, un script de langage de script JMP (JSL) pour créer les fichiers de définition de forme « -XY » et « -Name » serait utile.
Pour plus d'informations sur la génération de cartes personnalisées, consultez la ressource suivante : Aide>Contenu de l'aide>Essential Graphing>Créer des cartes>Graph Builder>Fichiers de cartes personnalisées.
Un dernier point à noter est que les fichiers de définition de forme '-Name' et '-XY' doivent être enregistrés dans le même répertoire avec le même préfixe pour que le mappage fonctionne correctement.
IV. UTILISATION CARTE PERSONNALISÉE
Une fois les fichiers de définition configurés, les données peuvent être importées dans JMP. Une dernière étape de préparation est nécessaire pour lier les données aux fichiers de définition de carte personnalisée avant de visualiser les données dans Graph Builder. Il doit y avoir une colonne dans les données dont les valeurs correspondent de manière identique à celles trouvées dans le Définition du nom de la forme colonne dans le fichier '-Name', sinon JMP ne pourra pas lier la carte personnalisée.
Pour lier la table de données à la carte personnalisée, ouvrez les propriétés de colonne de la colonne dans la table de données qui stocke les noms de forme. Dans la propriété Map Role, assurez-vous que l'option 'Shape Name Use' est sélectionnée et sélectionnez le fichier '-Name' comme 'Map name data table' avec la colonne de définition de forme appropriée choisie (voir Figure 3). Notez que dans JMP11, ces options n'ont pas de boîte de dialogue de fichier interactive pour rechercher le fichier '-Name', il devra donc être copié et collé ou saisi dans la zone de texte (y compris l'extension '.jmp').
- Figue. 3 . Nom de la forme Utiliser la carte Rôle Sélection du fichier
JMP prend également en charge le placement des fichiers '-Name' et '-XY' dans un répertoire spécifique que le logiciel vérifie automatiquement.Cependant, dans notre application, nous utilisons des noms de forme identiques avec des mappages différents sur différents produits SoC.Ainsi, afin d'éviter les collisions de noms, nous utilisons la méthode de sélection de fichiers. Veuillez consulter l'aide de JMP pour trouver l'emplacement du répertoire automatique en fonction du système d'exploitation de votre ordinateur.
Une fois tous les travaux de préparation terminés, ouvrez le générateur de graphiques et faites glisser et déposez la colonne de forme liée de la table de données dans la zone de dépôt de la forme de la carte dans le coin inférieur gauche de la fenêtre (voir la figure 4). JMP remplit ensuite l'affichage avec toutes les instances de forme trouvées dans la table de données qui se trouvent également dans les fichiers de définition de forme.
- Figue. 4 . Emplacement de la zone de dépôt de la forme de la carte du générateur de graphiques
Il peut y avoir des cas où certaines formes trouvées dans la table de données ne sont pas reconnues par les fichiers de définition de forme, cela peut être dû à des noms qui ne sont pas identiques, à des conventions de dénomination différentes, ou elles ne sont tout simplement pas répertoriées. Ces formes non reconnues sont affichées au bas de la fenêtre du générateur de graphiques sous la forme « Formes de carte introuvables » (voir Figure 5). L'incorporation de ces formes manquantes nécessite soit de modifier les données pour qu'elles correspondent aux fichiers de définition de forme, soit de mettre à jour les fichiers de définition de forme eux-mêmes.
- Figue. 5 . Affichage du générateur de graphiques lorsque les formes des données ne sont pas reconnues
À ce stade, les colonnes de données peuvent être glissées et déposées sur le Couleur zone de dépôt qui fournit les superpositions de couleurs appropriées en fonction des données de colonne et des types de modélisation.
La section suivante passera en revue quelques exemples détaillés décrivant différents scénarios d'utilisation et exemples de réussite.
V. EXEMPLES
- A. Données de rendement
Faisant écho à l'introduction, l'avantage d'avoir la réutilisation des blocs dans les conceptions SoC permet de comparer les performances et le rendement des blocs individuels. Il est très courant d'avoir des procédures de test telles que Scan (bascules et logique commune) et Built-In Self-Test (BIST, test et réparation de la mémoire) qui sont disposées au niveau du bloc. Dans le cas des SoC, ces blocs sont appelés tuiles. La figure 6 illustre le rendement d'un test spécifique pour chaque tuile en agrégeant les résultats de quelques milliers d'unités. Les tuiles colorées en rouge (et numérotées en blanc) sont des tuiles aberrantes à faible rendement qui méritent plus d'attention. Il sera montré dans la sous-section suivante qu'il existe une autre force qui entraîne ces valeurs aberrantes qui n'est pas apparente lorsqu'elle est représentée dans cette vue.
- Figue. 6 . Carte thermique du rendement des tuiles SoC avec valeurs aberrantes
- B Hyper-heatmaps
En continuant avec l'exemple de rendement précédent, il existe un ensemble évident de tuiles aberrantes. Cependant, on ne sait pas ce qui pourrait leur arriver. La figure 7 illustre l'hyper-heatmap qui imbrique chaque vue de tuile SoC pour chaque emplacement de puce sur la plaquette, en utilisant le Groupe X et Groupe Y zones de largage. Les emplacements de matrice peu peuplés ont de faibles taux de défaillances de tuiles. Les valeurs aberrantes numérotées de la figure 6 ont été ajoutées à la figure 7 représentant les emplacements des matrices qui entraînent la baisse des rendements de tuiles. Pour les tuiles 1 , 2 , et 3 , la raison principale est qu'il s'agit de tuiles d'angle adjacentes au bord de la plaquette pour certains emplacements X, Y de la matrice.Lorsqu'ils sont immédiatement à côté du bord de la plaquette, ces carreaux sont soumis à des effets de bord dans les processus de fabrication de plaquette qui ne se produisent pas dans d'autres zones de la plaquette. Afin de visualiser plus clairement une hyper-heatmap avec de nombreux objets, il peut être utile de filtrer la ligne de base ou les niveaux attendus de la variable de couleur.La figure 7 a été filtrée de cette manière.Tuile 4 les retombées de rendement se concentrent principalement au centre de la plaquette où il existe également des effets de variation connus dus au processus de fabrication. Les processus de fabrication induisent une variété de non-uniformités à travers la plaquette, qui sont souvent plus fortes au centre ou dans les régions de bord. Cette hyper-carte thermique a permis de comprendre rapidement où se trouvaient les zones problématiques sans dépenser de ressources pour essayer de déterminer si les tuiles elles-mêmes nécessitaient une optimisation de la conception.
- Figue. 7 . Hyper-heatmap au niveau de la plaquette mettant en évidence les emplacements des matrices aberrantes en filtrant le taux de rendement de base
- C. Données paramétriques
La figure 8 est un exemple de la façon dont les données paramétriques peuvent être visualisées sur une hyper-carte thermique au niveau de la tranche. Chaque mosaïque affichée contient une structure de mesure analogique dont la valeur est utilisée comme métrique pour établir une corrélation avec les performances de l'appareil. La table de données contient des centaines de plaquettes, et cette vue particulière montre la valeur moyenne pour la mesure de chaque tuile à chaque emplacement de puce sur la plaquette. Les vestiges familiers du processus de fabrication sont clairement mis en évidence par les cercles concentriques représentés par la superposition.
- Figue. 8 . Hyper-heatmap au niveau de la tranche de la structure de caractérisation analogique
VI. Réussites
Le produit à volume élevé a montré une tuile aberrante notable donnant un rendement pire que les autres (voir la figure 9).Dans ce cas, le rouge représente les tuiles à faible rendement et le bleu à rendement plus élevé.
- Fig.9. Rendement initial au niveau SoC avec observation de tuiles aberrantes
Une analyse plus approfondie utilisant des cartes thermiques a conduit à la découverte qu'il s'agissait d'une signature systématique de bord de plaquette pour la tuile aberrante sur le bord inférieur gauche de la plaquette où cette tuile était adjacente au bord de la plaquette (voir la figure 10). Ce signal a été porté à l'attention de la fonderie, ce qui l'a amenée à mettre en œuvre une amélioration du processus : des ajustements de lithographie optimisés au bord extrême de la plaquette. Le rendement global des tranches s'est considérablement amélioré grâce à cette amélioration du processus.
- Fig. 10. Observation au niveau de la plaquette d'une mosaïque de valeurs aberrantes au bord inférieur gauche de la plaquette
Avant la vue hyper-heatmap, l'investigation initiale de ce signal de rendement était concentrée sur la tuile elle-même, c'est-à-dire la mauvaise direction dans ce cas.Une fois que la corrélation de rendement du bord de tranche était claire, le bon propriétaire a pu commencer immédiatement un effort d'amélioration continue.
VII. CONSEILS & ASTUCES
UN.Afficher les formes manquantes
Juste en dessous de la case de sélection de colonne dans la plate-forme Graph Builder, il y a une case à cocher intitulée, Afficher les formes manquantes . La sélection de cette option remplit l'affichage avec les contours des formes qui se trouvent dans les fichiers de définition mais qui ne se trouvent pas dans la table de données actuelle (voir Figure 11). Ceci est utile pour repérer les données manquantes ou obtenir une vue d'ensemble de la carte.
- Fig. 11. Case à cocher Afficher les formes manquantes du générateur de graphiques
BActivation des superpositions d'étiquettes de données
L'activation de la possibilité de survoler des formes ou d'afficher des étiquettes au-dessus de chaque forme est utile pour identifier rapidement des modèles. Cliquez avec le bouton droit sur la ou les colonnes de votre choix et sélectionnez Étiqueter/Supprimer l'étiquette pour la première fois affiche les données de colonne tout en survolant les formes dans Graph Builder. Pour afficher de manière statique les étiquettes sur les formes, sélectionnez les lignes de la table de données qui vous intéressent et sélectionnez Étiqueter/Supprimer l'étiquette .
CAutomatisation avec filtres et sélecteur de colonne
Lors de l'analyse de données de volume, la recherche de modèles subtils peut être une tâche onéreuse et il est toujours utile de minimiser le nombre de clics de souris. Faisant usage de la Automatisation des filtres et Commutateur de colonne (Graph Builder Red Arrow>Script) est un moyen efficace de parcourir de grandes quantités de données spatiales avec différentes conditions.
D. Radiomessagerie de trame avec JMP12
La plate-forme Graph Builder a quelques améliorations notables dans la fonctionnalité avec la récente mise à jour JMP12, à savoir, la possibilité de se diviser en plusieurs cadres en utilisant le Page zone de largage. Le placement d'une colonne de données dans cette zone de dépôt génère plusieurs instances du cadre du générateur de graphiques en fonction du nombre de valeurs uniques trouvées dans cette colonne. Le rapport peut être enregistré en tant que document HTML interactif à partager.
E.Segmentation de trame avec Group et Wrap Drop-zones
Comme on le voit dans l'exemple de l'hyper-heatmap de plaquette, les cadres peuvent être segmentés en utilisant des colonnes imbriquées dans le Groupe X et Groupe Y zones de largage. L'hyper-heatmap de plaquette utilisait les coordonnées X et Y de la matrice pour la segmentation, mais toutes les colonnes peuvent être utilisées. D'autres exemples fréquemment utilisés sont le point de test de tension, la température de test et le point de test de fréquence. Le Envelopper drop-zone a des fonctionnalités similaires avec une utilisation de l'espace plus efficace, mais l'imbrication de colonnes n'est pas disponible. Un clic droit sur les variables de groupe permet à l'utilisateur de sélectionner le nombre de niveaux à afficher pour effectuer un zoom efficace sur les régions d'intérêt (voir Figure 12).
- Fig. 12. Sélection des niveaux dans l'option d'affichage dans Groupe Zones variables
F.Modification des paramètres de couleur du générateur de graphiques
Lors de l'analyse de données de superposition de cartes personnalisées, une simple modification des paramètres de couleur peut souvent accentuer considérablement l'apparence de modèles aberrants. Les auteurs recommandent d'utiliser un fond sombre (Graph>Background Color) avec un thème de couleur séquentiel pour les données unidirectionnelles (rendement, vitesse, etc.) et un thème de couleur divergent pour les données recto-verso. Les thèmes de couleur sont accessibles dans les paramètres de dégradé en cliquant avec le bouton droit sur la légende. Par défaut, Graph Builder ajoute une bordure grise autour de chaque forme, d'un pixel de largeur, ce qui peut éclipser certaines des formes plus petites. Pour supprimer cette bordure, cliquez avec le bouton droit dans le cadre et sélectionnez Personnaliser> Formes de carte et modifiez la largeur de la ligne à zéro.
VIII. PROBLÈMES CONNUS et mises en garde
- A. Les formes qui se chevauchent peuvent ne pas afficher la couleur souhaitée
Cela se produit lorsque des formes définies dans la carte personnalisée ont des régions qui se chevauchent. Dans la figure 13, le ACP et gnb les blocs partagent une région commune, mais une seule couleur est utilisée. Il faut en tenir compte lors de la création de cartes personnalisées contenant des formes qui se chevauchent.
- Fig. 13. Superposition de couleur incorrecte de deux formes qui se chevauchent
- B. Faire glisser une étiquette pour créer un pointeur affiche une ligne sans étiquette
La figure 14 montre comment le fait de faire glisser une étiquette souhaitée (bordure noire en pointillés) a provoqué l'apparition d'une étiquette superflue (bordure rouge en pointillés) pour une ligne sans étiquette.Ce problème est résolu dans JMP 12.
- Figure 14. Faire glisser l'étiquette (noir) fait apparaître une ligne sans étiquette (rouge).
- C. La modification des niveaux dans la vue réinitialise les personnalisations des cadres
La figure 15 montre la progression du premier réglage des personnalisations de cadre pour la vue par défaut, en sélectionnant quatre niveaux dans la vue avec l'un des Groupe variables, et enfin lors du retour à la vue d'origine, les personnalisations appliquées à l'origine sont perdues.
- Fig. 15. La modification du niveau dans la fonctionnalité de vue entraîne la perte de personnalisations de cadre
- Propriété de colonne de rôle D.Map et tableaux récapitulatifs
Si une propriété Map Role est appliquée à une colonne et que la table de données est résumée (avec cette colonne incluse), Graph Builder ne reconnaît pas la propriété de colonne. Il indique simplement qu'aucun fichier de forme n'a été trouvé, même s'il a été défini dans la propriété Map Role. La solution de contournement consiste à supprimer la propriété Map Role et à l'ajouter à nouveau. Alternativement, si le fichier est enregistré, fermé et rouvert, la propriété Map Role fonctionnera alors comme prévu.
- E. Impossible de mettre à jour la propriété du rôle de carte
Lors de l'utilisation de la propriété de colonne Map Role, il a été observé qu'une fois la propriété définie et un fichier de définition de forme appliqué, le fait de changer pour sélectionner un autre fichier ne mettra pas à jour les paramètres du nouveau fichier. De plus, la colonne de définition de forme ne peut pas être mise à jour. La solution de contournement consiste à supprimer la propriété Map Role et à l'ajouter à nouveau avec les nouveaux paramètres de fichier et de colonne.
IX. OPPORTUNITÉS D'AMÉLIORATION
Les cartes personnalisées de la plate-forme Graph Builder se distinguent par leur capacité à analyser les modèles en corrélation avec les données spatiales avec une interface interactive exceptionnelle. Comme indiqué dans cet article, cette fonctionnalité a permis une analyse réussie des causes profondes menant à un impact financier réel. Avec une utilisation intensive de cette fonctionnalité, son gain est évident et l'extension de son utilité avec quelques optimisations ne conduira qu'à de meilleurs résultats.
Vous trouverez ci-dessous quelques opportunités d'amélioration que les auteurs ont compilées en fonction de leurs expériences.
UN.Plus d'options pour les niveaux dans la vue
Graph Builder offre la possibilité de segmenter la vue à l'aide de Groupe zones de largage sur les deux X et Oui axes. Le menu contextuel offre quelques options pour définir le nombre de niveaux à afficher, mais il est assez rigide (voir Figure 16). Souvent, plus de quatre niveaux en vue (mais moins que tous) sont souhaités, mais actuellement cette option n'existe pas. Cela pourrait être modifié pour être dynamique en fonction du nombre de valeurs dans la colonne de groupe.
- Fig. 16. Options d'affichage des niveaux limités à 1-4 ou tous
BPrise en charge de la pagination multi-colonnes
Il s'agit d'une fonctionnalité incroyablement utile pour parcourir rapidement plusieurs vues avec un simple défilement de la souris. Cette fonctionnalité pourrait être encore optimisée si elle pouvait permettre à plus d'une colonne de diviser les cadres, comme le ' Par' fonction dans d'autres plates-formes. La solution actuelle consiste à créer une nouvelle colonne et à concaténer les données de plusieurs colonnes pour obtenir différentes combinaisons, mais la pagination sur plusieurs colonnes serait une solution plus propre.
X. RECONNAISSANCE
Les auteurs tiennent à remercier Paul Shook pour son aide dans l'ajout d'un format de sortie spécial au logiciel de plan d'étage d'AMD qui facilite considérablement la conversion au format de carte personnalisé de JMP.De plus, nous aimerions remercier les collègues analystes d'AMD pour leur aide dans l'évaluation de l'utilisation de cartes personnalisées pour la visualisation du rendement SoC dans JMP.
AMD, le logo AMD Arrow et leurs combinaisons sont des marques commerciales d'Advanced Micro Devices, Inc. Les autres noms de produits utilisés dans cette publication sont uniquement à des fins d'identification et peuvent être des marques commerciales de leurs sociétés respectives.
