<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />Roberto Murphy ( rmurphy ), miembro del personal técnico, Advanced Micro Devices
Jason Paquette ( jason.paquette ), ingeniero de desarrollo de productos, Advanced Micro Devices
Abstracto —Para maximizar el uso de los recursos de diseño y minimizar el tiempo de comercialización, los diseños de sistema en chip (SoC) emplean una cantidad sustancial de reutilización de bloques funcionales. Esta reutilización proporciona la base para las comparaciones de rendimiento y rendimiento a nivel de bloque, lo que permite una depuración enfocada y más oportunidades de optimización. Este documento recorre el proceso de generación de mapas personalizados para usar con la plataforma Graph Builder de JMP. Esta técnica ofrece un enfoque valioso para explorar señales impulsadas espacialmente con una herramienta altamente interactiva. Impulse la mejora mejorada del proceso desbloqueando el poder de los mapas personalizados en JMP.
Términos del Índice —Mapas personalizados, Hyper-heatmap, Análisis de causa raíz, SoC, System-on-Chip, Yield.
I. INTRODUCCIÓN
El SoC actual suele ser un dispositivo relativamente grande basado en una tecnología de proceso de semiconductores de vanguardia que busca un rendimiento y una eficiencia energética cada vez mayores. Se compone de una matriz de bloques únicos y replicados que cumplen varias funciones de chip, como E/S, computación y gráficos. Estos bloques pueden representarse según sus posiciones físicas en el dado como un mapa. Al usar este tipo de mapa como un mapa personalizado en JMP, un ingeniero o analista puede crear visualizaciones poderosas que permitan una depuración más rápida de problemas de proceso, prueba o rendimiento. A su vez, esto respalda un aumento más rápido del rendimiento y la calidad y, por lo tanto, un retorno de la inversión (ROI) más rápido para los nuevos diseños de productos. Al combinar mapas de calor basados en troqueles en Graph Builder de acuerdo con sus ubicaciones físicas en una oblea, se iluminan los efectos previamente desapercibidos. Esto se debe al hecho de que muchos desafíos de fabricación de semiconductores tienen fuertes dependencias en la ubicación espacial dentro de una oblea, como los efectos de centro o de borde. Una clara ilustración de estas dependencias posicionales reduce considerablemente la lista de posibles causas raíz y acelera la mejora del proceso.
II. BENEFICIOS DE UTILIZAR MAPAS PERSONALIZADOS
Actualmente hay varias herramientas a disposición de un ingeniero o analista para elegir para identificar respuestas atípicas. Algunos ejemplos de estos incluyen histogramas y diagramas de caja. Aunque valiosas y muy utilizadas, estas herramientas carecen de la capacidad de ilustrar el posicionamiento físico para identificar patrones mucho más rápidamente. Comprender estos patrones ayuda a reducir el alcance del análisis posterior y el aislamiento de la causa raíz, lo que conduce a tiempos de respuesta más rápidos para la depuración y la mejora del rendimiento.
Aunque este documento se centra en la industria de los semiconductores, la aplicación de mapas personalizados puede resultar útil en muchos entornos con señales espaciales.
tercero CREAR MAPAS PERSONALIZADOS EN JMP
La generación de formas de mapa personalizadas en JMP se realiza conectando los vértices de cada forma, uno por uno. Para lograr esto, JMP requiere información de coordenadas de vértice en forma de dos archivos de definición: un archivo '-Nombre' y un archivo '-XY'. El archivo '-Nombre' contiene el número requerido ID de forma y Nombre columnas y el archivo '-XY' contiene Id. de forma, Id. de pieza, X y Y coordenadas de los vértices.El ID de forma La columna es lo que vincula las coordenadas en el archivo '-XY' con los nombres de forma en el archivo '-Nombre'.
Si las coordenadas de los vértices están disponibles, los archivos '-Nombre' y '-XY' se pueden generar en unos pocos pasos.
Resuma el archivo de coordenadas para que cada forma ocupe una sola fila en la tabla de datos. Cree una columna de 'ID de forma' en orden ascendente (comenzando desde uno) dando a cada forma una ID única. El ID de forma debe ser la primera columna de la tabla.Guardar la tabla como ' $$$ -Nombre.jmp' donde $$$ es un prefijo elegido. En este archivo, debe haber una columna de nombre fácil de usar para representar cada forma. Dentro de las propiedades de la columna de esta columna, seleccione Rol de mapa y configúrelo en 'Definición de nombre de forma' (consulte la Figura 1). Este es un paso importante ya que los valores de esta columna se utilizarán para vincular datos sin procesar para superposiciones.
- Higo. 1 . Forma Nombre Definición Mapa Rol Propiedad Configuración
Con la tabla de coordenadas original aún abierta, fusione la columna ID de forma única que se acaba de crear y ordene la tabla en orden ascendente por ID de forma. Guarde la tabla de datos como ' $$$ -XY.jmp' donde $$$ debe ser el mismo prefijo utilizado para el archivo '-Name'.
Este archivo '-XY' requiere cuatro columnas obligatorias, ID de forma , X , Y , y Identificación de parte . En su estado actual, el archivo debe tener toda esta información y es posible que solo necesite cambiar el nombre de las columnas. Sin embargo, le faltará el Identificación de parte columna. Básicamente, esta columna le dice a JMP si ciertas formas tienen varias partes separadas, como el estado de Hawái, que se compone de varias islas. A menudo ocurre que cada forma tiene una sola parte. En esos casos, la columna Part ID se puede configurar como todos unos. El X y Y las columnas contienen las coordenadas de cada vértice en cada forma. Un detalle sutil que vale la pena resaltar es que el orden de aparición de los vértices de cada forma en el archivo '-XY' es importante, ya que puede dar lugar a representaciones imprecisas de las formas, si se configuran incorrectamente. Usando el archivo de mapeo '-XY', JMP rastrea formas paso a paso de vértice a vértice (comenzando desde la primera fila del archivo hasta la última). Se inicia una nueva traza con cada ID de forma o ID de pieza nuevos. La Figura 2 muestra un ejemplo de cómo el orden de los vértices marca la diferencia para trazar una forma rectangular simple.
- Higo. 2 . Ordenamiento de vértices correcto e incorrecto para formas
Si los datos de coordenadas sin procesar son consistentes en varios tipos de mapas personalizados, una secuencia de comandos JMP (JSL) para crear los archivos de definición de forma '-XY' y '-Name' sería útil.
Para obtener más información sobre la generación de mapas personalizados, consulte el siguiente recurso: Ayuda>Contenido de ayuda>Essential Graphing>Crear mapas>Creador de gráficos>Archivos de mapas personalizados.
Un último punto a tener en cuenta es que los archivos de definición de forma '-Nombre' y '-XY' deben guardarse en el mismo directorio con el mismo prefijo para que el mapeo funcione correctamente.
IV. USO PERSONALIZADO DEL MAPA
Con los archivos de definición configurados, los datos se pueden importar a JMP. Se necesita un paso de preparación final para vincular los datos con los archivos de definición de mapas personalizados antes de visualizar los datos en Graph Builder. Debe haber una columna en los datos que tenga valores que coincidan de manera idéntica con los que se encuentran en el definido Definición de nombre de forma columna en el archivo '-Nombre', de lo contrario, JMP no podrá vincular el mapa personalizado.
Para vincular la tabla de datos al mapa personalizado, abra las propiedades de columna de la columna dentro de la tabla de datos que almacena los nombres de las formas. Dentro de la propiedad Función de mapa, asegúrese de que la opción 'Uso de nombre de forma' esté seleccionada y seleccione el archivo '-Nombre' como la 'Tabla de datos de nombre de mapa' con la columna de definición de forma adecuada elegida (consulte la Figura 3). Tenga en cuenta que en JMP11 estas opciones no tienen un cuadro de diálogo de archivo interactivo para buscar el archivo '-Nombre', por lo que deberá copiarlo y pegarlo o escribirlo en el cuadro de texto (incluida la extensión '.jmp').
- Higo. 3 . Nombre de forma Usar función de mapa Selección de archivo
JMP también admite colocar los archivos '-Name' y '-XY' en un directorio específico que el software verifica automáticamente.Sin embargo, en nuestra aplicación usamos nombres de formas idénticos con diferentes asignaciones en diferentes productos SoC.Entonces, para evitar colisiones de nombres, utilizamos el método de selección de archivos. Consulte la Ayuda de JMP para encontrar la ubicación del directorio automático según el sistema operativo de su computadora.
Con todo el trabajo de preparación completo, abra Graph Builder y arrastre y suelte la columna de forma vinculada de la tabla de datos en la zona de colocación de Map Shape en la esquina inferior izquierda de la ventana (consulte la Figura 4). Luego, JMP llena la pantalla con todas las instancias de formas que se encuentran en la tabla de datos que también se encuentran en los archivos de definición de formas.
- Higo. 4 . Generador de gráficos Mapa Forma Zona de colocación Ubicación
Puede haber casos en los que los archivos de definición de formas no reconozcan ciertas formas que se encuentran en la tabla de datos, esto podría deberse a que los nombres no son idénticos, a diferentes convenciones de nomenclatura, o simplemente no están en la lista. Estas formas no reconocidas se muestran en la parte inferior de la ventana del Creador de gráficos como 'Formas de mapa no encontradas' (consulte la Figura 5). La incorporación de estas formas que faltan requiere modificar los datos para que coincidan con los archivos de definición de forma o actualizar los archivos de definición de forma.
- Higo. 5 . Visualización del generador de gráficos cuando no se reconocen las formas en los datos
En este punto, las columnas de datos se pueden arrastrar y soltar en el Color drop-zone que proporciona las superposiciones de color apropiadas según los datos de la columna y los tipos de modelado.
La siguiente sección repasará algunos ejemplos detallados que describen diferentes escenarios de casos de uso e historias de éxito.
V. EJEMPLOS
- A. Datos de rendimiento
Haciéndose eco de la introducción, el beneficio de tener la reutilización de bloques en los diseños de SoC permite comparar el rendimiento y el rendimiento de los bloques individuales. Es muy común tener procedimientos de prueba como Scan (flip-flops y lógica común) y Built-In Self-Test (BIST, prueba y reparación de memoria) que se disponen a nivel de bloque. En el caso de los SoC, estos bloques se denominan mosaicos. La figura 6 muestra el rendimiento de una prueba específica para cada mosaico agregando los resultados de unos pocos miles de unidades. Los mosaicos coloreados en rojo (y numerados en blanco) son mosaicos atípicos de bajo rendimiento que merecen más atención. En la siguiente subsección se mostrará que hay otra fuerza que impulsa estos valores atípicos que no es evidente cuando se representa en esta vista.
- Higo. 6 . Mapa de calor de rendimiento de teselas de SoC con valores atípicos
- B. Hiper-mapas de calor
Continuando con el ejemplo de rendimiento anterior, hay un conjunto obvio de mosaicos atípicos. Sin embargo, no está claro qué podría estar mal con ellos. La Figura 7 muestra el hipermapa de calor que anida cada vista de mosaico SoC para cada ubicación de troquel en la oblea, haciendo uso de la Grupo X y Grupo Y zonas de caída. Las ubicaciones de troquel que están escasamente pobladas tienen bajas tasas de fallas de mosaicos. Los valores atípicos numerados de la Figura 6 se agregaron a la Figura 7 y representan las ubicaciones de los troqueles que hacen que los rendimientos de las baldosas sean más bajos. para azulejos 1 , 2 , y 3 , la razón principal es que son mosaicos de esquina que están adyacentes al borde de la oblea para ciertas ubicaciones X, Y del dado.Cuando están inmediatamente al lado del borde de la oblea, estos mosaicos están sujetos a efectos de borde en los procesos de fabricación de la oblea que no ocurren en otras áreas de la oblea. Para ver más claramente un hipermapa de calor con muchos objetos, puede ser útil filtrar la línea de base o los niveles esperados de la variable de color.La figura 7 ha sido filtrada de esta manera.Teja 4 Las consecuencias del rendimiento se centran principalmente en el centro de la oblea, donde también se conocen efectos de variación debido al proceso de fabricación. Los procesos de fabricación inducen una variedad de falta de uniformidad en la oblea, que a menudo son más fuertes en las regiones centrales o de los bordes. Este hipermapa de calor permitió una comprensión rápida de dónde estaban las áreas problemáticas sin gastar recursos para tratar de determinar si los mosaicos necesitaban una optimización del diseño.
- Higo. 7 . Mapa hipercalor a nivel de oblea que resalta las ubicaciones de troqueles atípicos mediante el filtrado de la tasa de rendimiento de la línea de base
- C. Datos paramétricos
La figura 8 es un ejemplo de cómo se pueden visualizar los datos paramétricos en un hipermapa de calor a nivel de oblea. Cada mosaico que se muestra contiene una estructura de medición analógica cuyo valor se utiliza como métrica para correlacionar el rendimiento del dispositivo. La tabla de datos contiene cientos de obleas, y esta vista en particular muestra el valor medio de la medida de cada mosaico en cada ubicación de troquel en la oblea. Los restos familiares del proceso de fabricación son claramente evidentes por los círculos concéntricos representados por la superposición.
- Higo. 8 . Hyper-heatmap a nivel de oblea de la estructura de caracterización analógica
VI. Historias de éxito
El producto de gran volumen mostró un mosaico atípico notable que rindió peor que otros (consulte la Figura 9).En este caso, el rojo representa los mosaicos de menor rendimiento y el azul los de mayor rendimiento.
- Figura 9. Rendimiento de nivel de SoC inicial con observación de mosaicos atípicos
Un análisis posterior que utilizó mapas de calor llevó al descubrimiento de que se trataba de una firma sistemática del borde de la oblea para el mosaico atípico en el borde inferior izquierdo de la oblea donde este mosaico estaba adyacente al borde de la oblea (consulte la Figura 10). Esta señal llamó la atención de la fundición, lo que los llevó a implementar una mejora del proceso: ajustes de litografía optimizados en el borde extremo de la oblea. El rendimiento general de las obleas mejoró significativamente debido a esta mejora del proceso.
- Figura 10. Observación a nivel de oblea del mosaico atípico en el borde inferior izquierdo de la oblea
Antes de la vista del hipermapa de calor, la investigación inicial de esta señal de rendimiento se centró en la baldosa en sí, es decir, en la dirección incorrecta en este caso.Una vez que la correlación del rendimiento del borde de la oblea estuvo clara, el propietario correcto pudo comenzar de inmediato un esfuerzo de mejora continua.
VIII. CONSEJOS Y TRUCOS
A.Mostrar formas faltantes
Justo debajo del cuadro de selección de columna dentro de la plataforma Graph Builder, hay una casilla de verificación titulada, Mostrar formas faltantes . Al seleccionar esto, la pantalla se rellena con contornos de formas que están en los archivos de definición pero que no se encuentran en la tabla de datos actual (consulte la Figura 11). Esto es útil para detectar datos faltantes u obtener una imagen general del mapa.
- Figura 11. Generador de gráficos Mostrar casilla de verificación de formas que faltan
B.Habilitación de superposiciones de etiquetas de datos
Habilitar la capacidad de pasar el mouse sobre las formas o mostrar etiquetas sobre cada forma es útil para identificar patrones rápidamente. Haciendo clic con el botón derecho en la(s) columna(s) de su elección y seleccionando Etiquetar/Desetiquetar por primera vez muestra datos de columna mientras se desplaza sobre formas en Graph Builder. Para mostrar estáticamente las etiquetas en las formas, seleccione las filas en la tabla de datos de interés y seleccione Etiquetar/Desetiquetar .
C.Automatización con Filtros y Cambiador de Columnas
Al analizar datos de volumen, la búsqueda de patrones sutiles puede ser una tarea onerosa y siempre ayuda minimizar la cantidad de clics del mouse. Haciendo uso de la Automatización de filtros y Conmutador de columna características (Graph Builder Red Arrow>Script) es una forma eficiente de escanear grandes cantidades de datos espaciales con diferentes condiciones.
D. Paginación de fotogramas con JMP12
La plataforma Graph Builder tiene algunas mejoras notables en la funcionalidad con la reciente actualización de JMP12, a saber, la capacidad de dividirse en múltiples marcos usando el Página zona de descenso. Al colocar una columna de datos en esta zona de colocación, se generan múltiples instancias del marco del Generador de gráficos de acuerdo con la cantidad de valores únicos que se encuentran en esa columna. El informe se puede guardar como un documento HTML interactivo para compartir.
MI.Segmentación de fotogramas con zonas de caída de grupos y envolventes
Como se ve en el ejemplo del hiper-mapa de calor de la oblea, los marcos se pueden segmentar usando columnas anidadas dentro del Grupo X y Grupo Y zonas de caída. El hipermapa de calor de la oblea usó las coordenadas X e Y para la segmentación, pero se puede usar cualquier columna. Otros ejemplos que se utilizan con frecuencia son el punto de prueba de tensión, la temperatura de prueba y el punto de prueba de frecuencia. El Envoltura drop-zone tiene una funcionalidad similar con un uso de espacio más eficiente, pero el anidamiento de columnas no está disponible. Al hacer clic con el botón derecho en Group Variables, el usuario puede seleccionar la cantidad de niveles a la vista para hacer zoom de manera efectiva en las regiones de interés (consulte la Figura 12).
- Figura 12. Selección de niveles en la opción de vista dentro Grupo Zonas de Variables
F.Modificación de la configuración de color del generador de gráficos
Al analizar datos de superposición de mapas personalizados, a menudo una simple modificación de la configuración de color puede enfatizar significativamente la apariencia de patrones atípicos. Los autores recomiendan usar un fondo oscuro (Gráfico>Color de fondo) con un tema de color secuencial para datos de una sola dirección (rendimiento, velocidad, etc.) y un tema de color divergente para datos de dos caras. Se puede acceder a los temas de color dentro de la Configuración de degradado haciendo clic con el botón derecho en la leyenda. De forma predeterminada, Graph Builder agrega un borde gris alrededor de cada forma, de un píxel de ancho, lo que puede eclipsar algunas de las formas más pequeñas. Para eliminar este borde, haga clic con el botón derecho en el marco y seleccione Personalizar> Formas de mapa y cambie el ancho de la línea a cero.
VIII. PROBLEMAS CONOCIDOS y precauciones
- A. Es posible que las formas superpuestas no muestren el color deseado
Esto surge cuando hay formas definidas en el mapa personalizado que tienen regiones superpuestas. En la Figura 13, el acp y gnb los bloques comparten una región común, pero solo se usa un color. Esto es algo a tener en cuenta al crear mapas personalizados que contienen formas superpuestas.
- Figura 13. Superposición de color incorrecta de dos formas superpuestas
- B. Al arrastrar la etiqueta para crear un puntero, se muestra una fila sin etiqueta
La Figura 14 muestra cómo arrastrar una etiqueta deseada (borde negro punteado) hizo que apareciera una etiqueta extraña (borde rojo punteado) para una fila sin etiqueta.Este problema se solucionó en JMP 12.
- Figura 14. Al arrastrar la etiqueta (negra), aparece una fila sin etiqueta (roja).
- C. El cambio de niveles en la vista restablece las personalizaciones del marco
La Figura 15 muestra la progresión de configurar primero las personalizaciones del marco para la vista predeterminada, seleccionando cuatro niveles a la vista con uno de los Grupo variables y, finalmente, al volver a la vista original, se pierden las personalizaciones aplicadas originalmente.
- Figura 15. Cambiar el nivel en la función de vista provoca la pérdida de las personalizaciones del marco
- Tablas de propiedades y resumen de la columna de funciones de D.Map
Si una columna tiene aplicada una propiedad Función de mapa y la tabla de datos está resumida (con esa columna incluida), el Generador de gráficos no reconoce la propiedad de la columna. Simplemente indica que no se encontró ningún archivo de forma, aunque se haya definido en la propiedad Map Role. La solución consiste en quitar la propiedad Map Role y volver a agregarla. Alternativamente, si el archivo se guarda, se cierra y se vuelve a abrir, la propiedad Map Role funcionará como se esperaba.
- E. No se puede actualizar la propiedad del rol del mapa
Al usar la propiedad de la columna Map Role, se observó que una vez que se establece la propiedad y se aplica un archivo de definición de forma, al cambiar para seleccionar un archivo diferente no se actualizará la configuración del nuevo archivo. Además, la columna de definición de forma no se puede actualizar. La solución consiste en eliminar la propiedad Map Role y agregarla nuevamente con la nueva configuración de archivo y columna.
IX. OPORTUNIDADES DE MEJORA
Los mapas personalizados dentro de la plataforma Graph Builder se destacan para analizar patrones que se correlacionan con datos espaciales con una interfaz interactiva excepcional. Como se señala en este documento, esta característica ha permitido un análisis de causa raíz exitoso que ha llevado a un impacto financiero real. Con un uso extensivo de esta funcionalidad, su ganancia es evidente y ampliar su utilidad con algunas optimizaciones solo conducirá a mejores resultados.
A continuación se presentan algunas oportunidades de mejora que los autores han recopilado en función de sus experiencias.
A.Más opciones para niveles en vista
Graph Builder ofrece la capacidad de segmentar la vista con el uso de Grupo zonas de caída en ambos X y Y hachas El menú contextual ofrece algunas opciones para configurar el número de niveles a la vista, pero es bastante rígido (consulte la Figura 16). A menudo se desean más de cuatro niveles a la vista (pero menos de todos), pero actualmente esa opción no existe. Esto podría modificarse para que sea dinámico en función del número de valores en la columna de grupo.
- Figura 16. Niveles en las opciones de visualización limitadas a 1-4 o todas
B.Admite paginación de varias columnas
Esta es una característica increíblemente útil para escanear rápidamente a través de múltiples vistas con un simple desplazamiento del mouse. Esta característica podría optimizarse aún más si pudiera permitir que más de una columna divida los marcos, de forma similar a ' Por' función en otras plataformas. La solución en este momento es crear una nueva columna y concatenar los datos de más de una columna para obtener diferentes combinaciones, pero la paginación de varias columnas sería una solución más limpia.
X. RECONOCIMIENTO
Los autores quisieran agradecer a Paul Shook por su ayuda para agregar un formato de salida especial al software de plano de planta de AMD que ayuda considerablemente en la conversión al formato de mapa personalizado de JMP.Además, nos gustaría agradecer a los compañeros analistas de AMD por ayudarnos a evaluar el uso de mapas personalizados para la visualización del rendimiento de SoC en JMP.
AMD, el logotipo de la flecha de AMD y las combinaciones de los mismos son marcas comerciales de Advanced Micro Devices, Inc. Los demás nombres de productos utilizados en esta publicación tienen únicamente fines de identificación y pueden ser marcas comerciales de sus respectivas empresas.
