<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />Roberto Murphy ( rmurphy ), Membro dello staff tecnico, Advanced Micro Devices
Jason Paquette ( jason.paquette ), Ingegnere dello sviluppo prodotto, Advanced Micro Devices
Astratto —Al fine di massimizzare l'uso delle risorse di progettazione e ridurre al minimo il time-to-market, i progetti System-on-chip (SoC) impiegano una notevole quantità di riutilizzo di blocchi funzionali. Questo riutilizzo fornisce la base per il confronto delle prestazioni e del rendimento a livello di blocco, consentendo un debug mirato e ulteriori opportunità di ottimizzazione. Questo documento illustra il processo di generazione di mappe personalizzate da utilizzare con la piattaforma Graph Builder di JMP. Questa tecnica offre un approccio prezioso per esplorare i segnali guidati dallo spazio con uno strumento altamente interattivo. Promuovi il miglioramento dei processi avanzati sbloccando la potenza delle mappe personalizzate in JMP.
Termini dell'indice —Mappe personalizzate, Hyper-heatmap, Root-cause analysis, SoC, System-on-Chip, Yield.
I. INTRODUZIONE
Il SoC di oggi è spesso un dispositivo relativamente grande costruito su una tecnologia di processo dei semiconduttori all'avanguardia che ricerca prestazioni ed efficienza energetica sempre maggiori. È costituito da una matrice di blocchi sia replicati che unici che servono varie funzioni del chip, come I/O, calcolo e grafica. Questi blocchi possono essere rappresentati in base alle loro posizioni fisiche sul dado come una mappa. Utilizzando questo tipo di mappa come mappa personalizzata in JMP, un ingegnere o un analista può creare potenti visualizzazioni che consentono un debug più rapido di problemi di processo, test o rendimento. A sua volta, questo supporta una rampa più rapida verso resa e qualità, e quindi un più rapido ritorno sull'investimento (ROI) per i nuovi progetti di prodotto. Combinando le mappe di calore basate su die in Graph Builder in base alle loro posizioni fisiche su un wafer, gli effetti precedentemente inosservati vengono illuminati. Ciò è dovuto al fatto che molte sfide nella produzione di semiconduttori hanno forti dipendenze dalla posizione spaziale all'interno di un wafer, come gli effetti del centro o del bordo. Una chiara illustrazione di queste dipendenze posizionali restringe considerevolmente l'elenco delle potenziali cause alla radice e accelera il miglioramento del processo.
II. VANTAGGI DELL'UTILIZZO DI MAPPE PERSONALIZZATE
Attualmente ci sono vari strumenti a disposizione di un ingegnere o di un analista tra cui scegliere per identificare le risposte anomale. Alcuni esempi di questi includono istogrammi e box plot. Sebbene preziosi e altamente utilizzati, questi strumenti non hanno la capacità di illustrare il posizionamento fisico per identificare i modelli molto più rapidamente. La comprensione di questi modelli aiuta a ridurre l'ambito dell'analisi successiva e l'isolamento della causa principale, portando a tempi di risposta più rapidi per il debug e il miglioramento del rendimento.
Sebbene questo documento si concentri sull'industria dei semiconduttori, l'applicazione di mappe personalizzate può rivelarsi utile in molti contesti con segnali spaziali.
III. CREAZIONE DI MAPPE PERSONALIZZATE IN JMP
La generazione di forme mappa personalizzate in JMP viene eseguita collegando i vertici di ogni forma, uno per uno. A tal fine, JMP richiede informazioni sulle coordinate dei vertici sotto forma di due file di definizione: un file '-Name' e un file '-XY'. Il file '-Name' contiene i valori numerici richiesti ID forma E Nome colonne e il file '-XY' contiene ID forma, ID parte, X E Y coordinate dei vertici.IL ID forma la colonna è ciò che collega le coordinate nel file '-XY' ai nomi delle forme nel file '-Name'.
Se sono disponibili le coordinate del vertice, i file '-Name' e '-XY' possono essere generati in pochi passi.
Riassumi il file delle coordinate in modo che ogni forma occupi una singola riga nella tabella dei dati. Crea una colonna "ID forma" in ordine crescente (a partire da una) assegnando a ciascuna forma un ID univoco. L'ID forma deve essere la prima colonna della tabella.Salva la tabella come ' $$$ -Nome.jmp' dove $$$ è un prefisso scelto. In questo file, dovrebbe essere presente una colonna del nome descrittivo per rappresentare ogni forma. All'interno delle proprietà della colonna di questa colonna, selezionare Map Role e impostarlo su 'Shape Name Definition' (vedere la Figura 1). Questo è un passaggio importante in quanto i valori in questa colonna verranno utilizzati per collegare i dati non elaborati per le sovrapposizioni.
- Fico. 1 . Definizione del nome della forma Impostazione della proprietà del ruolo della mappa
Con la tabella delle coordinate originale ancora aperta, unisci nella colonna ID forma univoca appena creata e ordina la tabella in ordine crescente per ID forma. Salva la tabella dati come ' $$$ -XY.jmp' dove $$$ deve essere lo stesso prefisso utilizzato per il file '-Name'.
Questo file '-XY' richiede quattro colonne obbligatorie, ID forma , X , Y , E ID parte . Nel suo stato attuale, il file dovrebbe contenere tutte queste informazioni e potrebbe essere necessario solo rinominare le colonne. Tuttavia, mancherà il ID parte colonna. Questa colonna indica essenzialmente a JMP se determinate forme hanno più parti separate, come lo stato delle Hawaii che è composto da più isole. Spesso è il caso in cui ogni forma ha solo una singola parte. In questi casi, la colonna Part ID può essere impostata come tutti. IL X E Y le colonne contengono le coordinate di ogni vertice in ogni forma. Un dettaglio sottile che vale la pena sottolineare è che l'ordine di apparizione dei vertici di ciascuna forma nel file '-XY' è importante in quanto può portare a rappresentazioni imprecise delle forme, se configurate in modo errato. Utilizzando il file di mappatura '-XY', JMP traccia le forme passando da un vertice all'altro (a partire dalla prima riga del file fino all'ultima). Una nuova traccia inizia con ogni nuovo ID forma o ID parte. La Figura 2 mostra un esempio di come l'ordinamento dei vertici fa la differenza per tracciare una semplice forma rettangolare.
- Fico. 2 . Ordinamento dei vertici corretto e non corretto per le forme
Se i dati grezzi delle coordinate sono coerenti su più tipi di mappe personalizzate, uno script JSL (Scripting Language) di JMP per creare i file di definizione delle forme '-XY' e '-Name' si presterebbe utile.
Per ulteriori informazioni sulla generazione di mappe personalizzate, consultare la seguente risorsa: Guida>Contenuti della guida>Essential Graphing>Crea mappe>Graph Builder>Custom Map Files.
Un ultimo punto da notare è che entrambi i file di definizione della forma '-Name' e '-XY' devono essere salvati nella stessa directory con lo stesso prefisso affinché la mappatura funzioni correttamente.
IV. UTILIZZO PERSONALIZZATO DELLA MAPPA
Con i file di definizione configurati, i dati possono essere importati in JMP. È necessaria una fase di preparazione finale per collegare i dati con i file di definizione della mappa personalizzata prima di visualizzare i dati in Costruttore di grafici. Deve essere presente una colonna nei dati con valori che corrispondono in modo identico a quelli trovati nel file definito Definizione del nome della forma colonna nel file '-Name', altrimenti JMP non sarà in grado di collegare la mappa personalizzata.
Per collegare la tabella dati alla mappa personalizzata, aprire le proprietà della colonna all'interno della tabella dati che memorizza i nomi delle forme. All'interno della proprietà Map Role, assicurarsi che l'opzione 'Shape Name Use' sia selezionata e selezionare il file '-Name' come 'Map name data table' con la colonna di definizione della forma appropriata scelta (vedere la figura 3). Nota, in JMP11 queste opzioni non hanno una finestra di dialogo file interattiva per cercare il file '-Nome', quindi dovrà essere copiato e incollato o digitato nella casella di testo (inclusa l'estensione '.jmp').
- Fico. 3 . Nome forma Usa selezione file ruolo mappa
JMP supporta inoltre l'inserimento dei file '-Name' e '-XY' in una directory specifica che il software controlla automaticamente.Tuttavia, nella nostra applicazione utilizziamo nomi di forme identici con mappature diverse su diversi prodotti SoC.Quindi, per evitare collisioni di nomi, utilizziamo il metodo di selezione dei file. Fare riferimento alla guida di JMP per trovare la posizione automatica della directory in base al sistema operativo del computer.
Dopo aver completato tutto il lavoro di preparazione, aprire Costruttore di grafici e trascinare la colonna della forma collegata dalla tabella dei dati nell'area di rilascio della forma della mappa nell'angolo in basso a sinistra della finestra (vedere la figura 4). JMP quindi riempie il display con tutte le istanze della forma trovate nella tabella dati che si trovano anche nei file di definizione della forma.
- Fico. 4 . Posizione della zona di rilascio della forma della mappa del Generatore di grafici
Potrebbero verificarsi casi in cui determinate forme trovate nella tabella dati non vengono riconosciute dai file di definizione delle forme, ciò potrebbe essere dovuto a nomi non identici, convenzioni di denominazione diverse o semplicemente non sono elencate. Queste forme non riconosciute vengono visualizzate nella parte inferiore della finestra di Generatore di grafici come "Forme mappa non trovate" (vedere la figura 5). L'incorporazione di queste forme mancanti richiede la modifica dei dati in modo che corrispondano ai file di definizione delle forme o l'aggiornamento dei file di definizione delle forme stessi.
- Fico. 5 . Visualizzazione del Generatore di grafici quando le forme nei dati non vengono riconosciute
A questo punto le colonne di dati possono essere trascinate e rilasciate sul file Colore drop-zone che fornisce le sovrapposizioni di colori appropriate in base ai dati della colonna e ai tipi di modellazione.
La sezione successiva esaminerà alcuni esempi dettagliati che delineano diversi scenari di casi d'uso e storie di successo.
V. ESEMPI
- A. Dati sul rendimento
Facendo eco all'introduzione, il vantaggio di avere il riutilizzo dei blocchi nei progetti SoC consente di confrontare le prestazioni e la resa dei singoli blocchi. È molto comune avere procedure di test come Scan (flip-flop e logica comune) e Built-In Self-Test (BIST, memory test and repair) che si dispongono a livello di blocco. Nel caso dei SoC, questi blocchi sono indicati come tile. La figura 6 rappresenta la resa di un test specifico per ogni piastrella aggregando i risultati di alcune migliaia di unità. Le tessere colorate in rosso (e numerate in bianco) sono tessere anomale a basso rendimento che meritano maggiore attenzione. Nella prossima sottosezione verrà mostrato che c'è un'altra forza che sta guidando questi valori anomali che non è evidente quando rappresentata in questa vista.
- Fico. 6 . Heatmap del rendimento delle tessere SoC con valori anomali
- B. Mappe ipercalore
Continuando con il precedente esempio di resa, c'è un ovvio insieme di riquadri anomali. Tuttavia, non è chiaro cosa potrebbe esserci di sbagliato in loro. La Figura 7 mostra la mappa ipertermica che nidifica ogni vista del riquadro SoC per ogni posizione del die sul wafer, facendo uso del Gruppo X E Gruppo Y drop-zone. Le posizioni delle matrici scarsamente popolate hanno bassi tassi di guasti delle tessere. I valori anomali numerati della Figura 6 sono stati aggiunti alla Figura 7 che rappresentano le posizioni degli stampi che determinano una resa inferiore delle piastrelle. Per piastrelle 1 , 2 , E 3 , il motivo principale è che si tratta di tessere angolari adiacenti al bordo del wafer per determinate posizioni X, Y dello stampo.Quando sono immediatamente accanto al bordo del wafer, queste tessere sono soggette ad effetti sui bordi nei processi di produzione del wafer che non si verificano in altre aree del wafer. Per visualizzare più chiaramente una mappa ipertermica con molti oggetti, può essere utile filtrare la linea di base oi livelli attesi della variabile colore.La figura 7 è stata filtrata in questo modo.Piastrella 4 la ricaduta della resa si concentra principalmente al centro del wafer, dove sono noti anche effetti di variazione dovuti al processo di fabbricazione. I processi di produzione inducono una varietà di disuniformità attraverso il wafer, che sono spesso più forti al centro o nelle regioni marginali. Questa iper-calore ha permesso di capire rapidamente dove si trovavano le aree problematiche senza spendere risorse per cercare di determinare se le tessere stesse necessitassero di un'ottimizzazione del design.
- Fico. 7 . Hyper-heatmap a livello di wafer che evidenzia le posizioni dei die outlier filtrando il tasso di rendimento della linea di base
- C. Dati parametrici
La Figura 8 è un esempio di come i dati parametrici possono essere visualizzati su una mappa ipertermica a livello di wafer. Ogni riquadro mostrato contiene una struttura di misurazione analogica il cui valore viene utilizzato come parametro da correlare alle prestazioni del dispositivo. La tabella dei dati contiene centinaia di wafer e questa vista particolare mostra il valore medio per la misurazione di ciascuna piastrella in ciascuna posizione del die sul wafer. I resti familiari del processo di fabbricazione sono chiaramente evidenti dai cerchi concentrici rappresentati dalla sovrapposizione.
- Fico. 8 . Hyper-heatmap a livello di wafer della struttura di caratterizzazione analogica
VI. Storie di successo
Il prodotto ad alto volume ha mostrato una notevole piastrella anomala con una resa peggiore rispetto ad altre (vedere la Figura 9).In questo caso, il rosso rappresenta le tessere con un rendimento inferiore e il blu ha un rendimento maggiore.
- Fig.9. Rendimento iniziale a livello di SoC con osservazione di tessere anomale
Ulteriori analisi utilizzando mappe di calore hanno portato alla scoperta che si trattava di una firma sistematica del bordo del wafer per il riquadro anomalo sul bordo inferiore sinistro del wafer, dove questo riquadro era adiacente al bordo del wafer (vedere la Figura 10). Questo segnale è stato portato all'attenzione della fonderia, che l'ha portata a implementare un miglioramento del processo: regolazioni ottimizzate della litografia all'estremità del wafer. La resa complessiva del wafer è migliorata in modo significativo grazie a questo miglioramento del processo.
- Fig. 10. Osservazione a livello di wafer del riquadro anomalo sul bordo inferiore sinistro del wafer
Prima della visualizzazione dell'ipercalore, l'analisi iniziale di questo segnale di resa era focalizzata sulla piastrella stessa, ovvero nella direzione sbagliata in questo caso.Una volta che la correlazione della resa del bordo del wafer è stata chiara, il proprietario corretto è stato in grado di iniziare immediatamente uno sforzo di miglioramento continuo.
VII. CONSIGLI E TRUCCHI
UN.Mostra forme mancanti
Appena sotto la casella di selezione della colonna all'interno della piattaforma Graph Builder, è presente una casella di controllo intitolata, Mostra forme mancanti . Selezionando questa opzione, la visualizzazione viene popolata con i contorni delle forme presenti nei file di definizione ma non presenti nella tabella dati corrente (vedere Figura 11). Questo è utile per individuare i dati mancanti o ottenere un quadro generale della mappa.
- Fig. 11. Generatore di grafici Mostra forme mancanti Casella di controllo
B.Abilitazione delle sovrapposizioni di etichette dati
Abilitare la possibilità di passare con il mouse sopra le forme o visualizzare le etichette sopra ogni forma è utile per identificare rapidamente i modelli. Fare clic con il tasto destro sulla/e colonna/e di scelta e selezionare Etichetta/Deseleziona per la prima volta visualizza i dati delle colonne mentre si passa con il mouse sopra le forme in Costruttore di grafici. Per visualizzare in modo statico le etichette sulle forme, selezionare le righe nella tabella dati di interesse e selezionare Etichetta/Deseleziona .
C.Automazione con filtri e commutatore di colonna
Quando si analizzano i dati del volume, la ricerca di schemi sottili può essere un compito oneroso e ridurre al minimo la quantità di clic del mouse aiuta sempre. Facendo uso del Filtro Automazione E Commutatore di colonna (Graph Builder Red Arrow>Script) è un modo efficiente per esaminare grandi quantità di dati spaziali con condizioni diverse.
D. Paginazione dei frame con JMP12
La piattaforma Graph Builder ha alcuni notevoli aggiornamenti di funzionalità con il recente aggiornamento JMP12, vale a dire la possibilità di suddividere in più frame utilizzando il Pagina zona di rilascio. L'inserimento di una colonna di dati in questa zona di rilascio genera più istanze del frame del Generatore di grafici in base al numero di valori univoci trovati in quella colonna. Il report può essere salvato come documento HTML interattivo da condividere.
E.Frame Segmentation con Group e Wrap Drop-zone
Come visto nell'esempio dell'iper-heatmap del wafer, i frame possono essere segmentati utilizzando colonne nidificate all'interno del file Gruppo X E Gruppo Y drop-zone. La mappa di ipercalore del wafer utilizzava le coordinate X e Y del die per la segmentazione, ma è possibile utilizzare qualsiasi colonna. Altri esempi usati di frequente sono il punto di test della tensione, la temperatura di test e il punto di test della frequenza. IL Avvolgere drop-zone ha funzionalità simili con un utilizzo dello spazio più efficiente, ma l'annidamento delle colonne non è disponibile. Facendo clic con il pulsante destro del mouse sulle variabili di gruppo, l'utente può selezionare il numero di livelli in vista per ingrandire efficacemente le regioni di interesse (vedere la figura 12).
- Fig. 12. Selezione dei livelli nell'opzione di visualizzazione all'interno Gruppo Zone variabili
F.Modifica delle impostazioni del colore del Generatore di grafici
Quando si analizzano i dati di sovrapposizione della mappa personalizzata, spesso una semplice modifica alle impostazioni del colore può enfatizzare in modo significativo l'aspetto dei modelli anomali. Gli autori consigliano di utilizzare uno sfondo scuro (Grafico>Colore sfondo) con un tema cromatico sequenziale per i dati a direzione singola (rendimento, velocità, ecc.) e un tema cromatico divergente per i dati a due lati. È possibile accedere ai temi colore all'interno delle Impostazioni sfumatura facendo clic con il pulsante destro del mouse sulla legenda. Per impostazione predefinita, Generatore di grafici aggiunge un bordo grigio attorno a ciascuna forma, di un pixel di larghezza, che potrebbe mettere in ombra alcune delle forme più piccole. Per rimuovere questo bordo, fai clic con il pulsante destro del mouse nella cornice e seleziona Personalizza>Forme mappa e imposta lo spessore della linea su zero.
VIII. PROBLEMI NOTI E Avvertenze
- A. Le forme sovrapposte potrebbero non visualizzare il colore desiderato
Ciò si verifica quando ci sono forme definite nella mappa personalizzata che hanno regioni sovrapposte. Nella figura 13, il acp E gnb i blocchi condividono una regione comune, ma viene utilizzato un solo colore. Questo è qualcosa da tenere presente quando si creano mappe personalizzate che contengono forme sovrapposte.
- Fig. 13. Sovrapposizione colore errata di due forme sovrapposte
- B. Trascinando l'etichetta per creare il puntatore viene visualizzata la riga senza etichetta
La Figura 14 mostra come il trascinamento di un'etichetta desiderata (bordo nero tratteggiato) ha causato la visualizzazione di un'etichetta estranea (bordo rosso tratteggiato) per una riga senza etichetta.Questo problema è stato risolto in JMP 12.
- Fig. 14. Trascinando l'etichetta (nera) viene visualizzata una riga senza etichetta (rossa).
- C. La modifica dei livelli nella vista ripristina le personalizzazioni della cornice
La Figura 15 mostra la progressione della prima impostazione delle personalizzazioni della cornice per la vista predefinita, selezionando quattro livelli in vista con uno dei Gruppo variabili e, infine, quando si torna alla vista originale, le personalizzazioni originariamente applicate vengono perse.
- Fig. 15. La modifica della funzione Level In View causa la perdita delle personalizzazioni della cornice
- Proprietà colonna ruolo D.Map e tabelle di riepilogo
Se a una colonna è applicata una proprietà Ruolo mappa e la tabella dati viene riepilogata (con quella colonna inclusa), Generatore di grafici non riconosce la proprietà della colonna. Indica semplicemente che non è stato trovato alcun file shape, anche se è stato definito nella proprietà Map Role. La soluzione consiste nel rimuovere la proprietà Map Role e aggiungerla di nuovo. In alternativa, se il file viene salvato, chiuso e riaperto, la proprietà Map Role funzionerà come previsto.
- E. Impossibile aggiornare la proprietà del ruolo della mappa
Quando si utilizza la proprietà della colonna Map Role, è stato osservato che una volta impostata la proprietà e applicato un file di definizione della forma, la modifica per selezionare un file diverso non si aggiornerà alle impostazioni del nuovo file. Inoltre, la colonna di definizione della forma non può essere aggiornata. La soluzione consiste nel rimuovere la proprietà Map Role e aggiungerla di nuovo con le nuove impostazioni di file e colonne.
IX. OPPORTUNITÀ DI VALORIZZAZIONE
Le mappe personalizzate all'interno della piattaforma Graph Builder si distinguono per l'analisi di modelli correlati ai dati spaziali con un'eccezionale interfaccia interattiva. Come notato in questo documento, questa funzione ha consentito un'analisi della causa principale di successo che ha portato a un impatto finanziario reale. Con un uso estensivo di questa funzionalità, il suo guadagno è evidente ed estenderne l'utilità con poche ottimizzazioni porterà solo a risultati migliori.
Di seguito sono riportate alcune opportunità di miglioramento che gli autori hanno compilato in base alle loro esperienze.
UN.Altre opzioni per Livelli in vista
Graph Builder offre la possibilità di segmentare la vista con l'uso di Gruppo drop-zone su entrambi i X E Y assi. Il menu di scelta rapida offre alcune opzioni per impostare il numero di livelli visualizzati, ma è piuttosto rigido (vedere la Figura 16). Spesso sono desiderati più di quattro livelli in vista (ma meno di tutti) ma attualmente tale opzione non esiste. Questo potrebbe essere modificato per essere dinamico in base al numero di valori nella colonna del gruppo.
- Fig. 16. Livelli nelle opzioni di visualizzazione limitate a 1-4 o tutte
B.Supporta il paging a più colonne
Questa è una funzione incredibilmente utile per scansionare rapidamente più viste con un semplice scorrimento del mouse. Questa funzione potrebbe essere ulteriormente ottimizzata se potesse consentire a più di una colonna di dividere i frame, in modo simile al ' Di' funzione in altre piattaforme. La soluzione alternativa in questo momento è creare una nuova colonna e concatenare i dati da più di una colonna insieme per ottenere combinazioni diverse, ma il paging di più colonne sarebbe una soluzione più pulita.
X. ACCETTAZIONE
Gli autori desiderano ringraziare Paul Shook per il suo aiuto nell'aggiungere uno speciale formato di output al software di planimetria di AMD che aiuta notevolmente nella conversione nel formato di mappa personalizzato di JMP.Inoltre, vorremmo ringraziare i colleghi analisti di AMD per l'aiuto nella valutazione dell'uso di mappe personalizzate per la visualizzazione del rendimento del SoC in JMP.
AMD, il logo AMD Arrow e le relative combinazioni sono marchi di Advanced Micro Devices, Inc. Altri nomi di prodotti utilizzati in questa pubblicazione sono solo a scopo identificativo e possono essere marchi delle rispettive società.
