統計的パラメータ/歩留まり解析ツール

Spayn™は、モデル・パラメータ抽出シーケンス、電気的テスト・ルーチン、回路テスト測定の変動を解析する統計モデリング・ツールです。デバイスや回路パフォーマンスのばらつきと、プロセス変動との関係を特定するのに役立ちます。

特長

  • ワーストケースおよびコーナーSPICEモデルを自動で生成
  • 高度な主因子分析(PFA:Principal Factor Analysis)、主成分分析(PCA:Principal Component Analysis)手法を採用
  • パラメータ・グループ間での相関性を特定
  • 統計的プロセス管理、プロセス監視、歩留まり解析を実行
  • 高機能なウェハ・マップでウェハ間、ダイ間のばらつきを表示
  • 高速なSmartSpice APIとのシームレスな統合により、統計的な回路設計を実現
  • 入力、出力、追加、マージ、分割などの柔軟なデータ操作オプション、およびヒストグラム、2D/3D散布図、応答曲面モデル(Response Surface Model)などの表示オプションを搭載
  • お客様とサード・パーティ企業の大切な知的財産を守る、シルバコの強力な暗号化技術を利用可能

Spaynのターゲット

Spaynは、半導体業界に特化した統計解析ソフトウェア・パッケージです。
主な用途は以下の2つです。
  • キャラクタライゼーション
  • プロセス管理/解析

アナログまたはデジタル回路性能の変動は、その大部分が製造時に生じるプロセスのばらつきに起因します。製品品質の向上には、統計的管理が不可欠です。

Spaynは、モデル・パラメータ抽出シーケンス、電気的テスト・ルーチン、回路テスト測定の変動を解析するのに最適な統計モデリング・ツールです。

パラメトリック・データに対して統計解析を実行し、回路デザインとプロセス製造パラメータとの複雑な関連性を特定するのに役立ちます。

Spaynの対象ユーザ:

  • パラメータ抽出および回路シミュレータのサポート担当者
  • デバイス・モデリング・エンジニア
  • 回路設計者
  • プロセス開発/統合エンジニア

Spaynの用途

Spaynは、統計学の専門知識も、ユーザによるプログラム作成も必要としない優れたユーザビリティを実現しています。スタンドアロンでも、回路シミュレータと組み合わせても使用できます。
使用範囲は、SPICEパラメータ抽出、プロセス開発および統合、生産歩留まり解析から、回路設計にまで広がっています。
Spaynはシンプルでパワフルかつ低価格な、統計的モデリングおよびプロセス管理のためのツールです。

様々な測定によって収集したデータは、スプレッドシート形式で表示されます。

データベース・フィルタ機能

Spaynは、ワークステーションのメモリ容量とプロセッサの処理能力が許容する限り、膨大な数の属性、パラメータ、サンプルを扱うことができます。Spaynは、強力なフィルタ機能によりサンプルを選択し、使用するデータ・セット数を削減します。「属性フィルタ」により、データ・セットの属性によるフィルタの定義を行います。「パラメータ・フィルタ」によりパラメータの限界値を設定し、さらにデータ・セット数を減らします。

スプレッドシート形式であっても、全データの処理には大きな労力を要します。このためSpaynでは、フィルタ機能によりサンプルを的確に選択して、使用するデータ・セット数を削減します。フィルタ機能は、属性レベルまたはパラメータ・レベルで実行します。まず、「属性フィルタ」により、データベース識別選択キーを設定します。次に、「パラメータ・フィルタ」によって限界値を設定し、条件を満たすデータ・セット数を減らします。

強力な属性フィルタ: 様々なフィルタ条件を選択できます。
パラメータ・フィルタ: 強力なフィルタでデータ・セットの定義を絞り込むことができます。限界値計算、ヒストグラム・プロット、自動フィルタなど、フィルタ作成に役立つ機能を備えています。

統計解析、データ管理、ビジュアル表示

Spaynは、Utmost SPICEモデリング・ソフトウェアで生成したSPICEモデル・ライブラリ、TCAD統合環境のVirtual Wafer Fab、およびRS/1、CSV、Microsoft Excelなどのフォーマットに対応しています。 Spaynは、データ・セットに対する検索、マージ、追加、分割などを超高速に実行できる、他にはない特別な機能を備えています。また、汎用の統計解析機能が数多く搭載されており、Gaussian分布、指数分布、対数正規分布、およびGamma分布などの考察を支援します。

散布図では、最小2乗法を用いてパラメータ間の関係性を解析し、線形、対数、放物線、逆数、双曲線、指数、累乗、累乗根、または3次多項式にフィットさせることができます。次に、その結果として生じた残差、ANOVA情報、および相関係数を生成できます。Golden Device機能を使用して、非類似度に基づき、データ・セットのコレクションの中で平均値に最も近い観測結果を算出することができます。

回帰の結果の応答曲面モデルが、TonyPlotの画面に表示されています。
選択したパラメータの属性が強調表示されたヒストグラム
パラメータの±σ、±2σ、±3σ分布を表す楕円が、等濃度線グラフに表示されています。
任意に選択した3つのパラメータ間の関連性を3次元で表示できます。

重回帰分析機能では、選択した1つのパラメータと、ユーザ定義の別のパラメータ・セットとを関連付ける式を生成できます。また、散布図上の任意の点に対応するSPICEモデルを生成することもできます。SmartSpiceとのリンクおよびユーザ定義のネットリスト機能により、SPICEモデル・カードごとにシミュレーションが実行できます。

解析のために選択したパラメータの相関行列です。重要な相関が赤くハイライトされています。

PCA (主成分分析)とPFA (主因子分析)

Spaynは支配的パラメータや支配的因子を特定し、データを自動的にグループ分けします。このとき、同一のばらつき原因で制御されるパラメータが同じグループに入ります。各パラメータ・グループに対して解析を実行すると、プロセス入力パラメータ、プロセス監視パラメータ、デバイス・パラメータ、回路パラメータ、および製造パラメータ間のグループ内での関係性を特定できます。

次のような解析機能を利用できます。
  • 高度なPCA/PFA
  • 支配的パラメータの特定
  • バリマックス/コーティマックス回転
  • 成分および因子を使用したヒストグラムまたは散布図
  • PCAパラメータの重み/感度解析
  • Spayn独自のユーザ定義による支配的パラメータの選択および計算式
PCA/PFA機能では支配的パラメータをユーザ定義によって、または自動で特定し、線形/非線形方程式を生成することができます。
強力なPFA機能と内蔵のSPICEモデル式を組み合わせることにより、卓越した統計モデリング機能を実現します。

ワーストケースとコーナーSPICEモデルの生成

Spaynは、相関性を持たない支配的パラメータまたは支配的因子と、解析対象の各パラメータを関連付ける式を生成します。それらの独立した変数に、内蔵のSPICEモデル式を利用して手動または自動で揺らぎを与えることにより、実際的な「コーナー」および「ワーストケース」モデルを生成できます。

ユーザ定義、モンテカルロ(左図)、コーナー(右図)、ワーストケースなどのシミュレーションは、高速なSmartSpice APIを用いて実行できます。単一のデバイスから非常に複雑な回路までシミュレーションでき、様々なタイプの解析が可能です。

SPCおよび歩留まり解析

Spaynは、IC製造プロセスの根底にある統計的性質を特定し、それらがデバイス性能に与える影響を算出するのに使用できます。

Spaynは、統計的プロセス管理(SPC)チャートやプロセス監視(PM)チャートを生成し、ユーザが指定したウェハやロットにおける支配的パラメータや支配的因子のばらつきを追跡できるようにします。SPCチャートは、Shewhartの平均、範囲、標準偏差などを、属性に従ってグループ化されたパラメータとともにプロットし、保存します。

Spaynは、歩留まりを管理するために製造工程で監視が必要な最少数の支配的因子を特定することで、効率的なPMストラテジの決定に役立ちます。PMチャートを使用して、これらのパラメータを参照できます。

内蔵のSPICEで生成したSPICEモデルを使用して、PMチャート画面から直接シミュレーションを実行することができます。
ウェハ・マップでは、パラメータおよびその他の測定データと、それらのダイ位置に対する分布が同時に表示されます。
プロセスの管理限界(アウトライヤ)から外れたデータ・ポイントが、四角形でマークされています。

GoldenDevice機能は、非類似度に基づき、データベースの中で平均値に最も近い観測結果(=与えられたデータベースを最も良く定義する測定デバイス)を計算します。

計算された3つのGolden Device近接値と属性が表示されています。
シルバコのインダクタPDKフローにおけるSpayn
Spaynの入力/出力

Rev.070313_09