[发明专利]基于近场扫描的芯片表面电磁数据降噪方法

说明书

本发明公开了一种基于近场扫描的芯片表面电磁数据降噪方法，包括以下步骤：通过对芯片表面进行近场扫描得到电磁数据；对得到的电磁数据进行信号提取，得到电磁图像；对电磁图像进行局部均值估计和局部噪声方差估计；对电磁图像中的所有相似块的每个像素进行加权平均处理，得到真实图像的基础估计；使用基础估计对电磁图像进行维纳降噪，得到局部估计；使用加权平均对所有得到的局部估计进行聚合，计算出真实图像的最终估计，从而得到最终的降噪图像。本发明的方法能够针对近场扫描的复杂噪声进行有效地降噪。

技术领域

本发明属于电磁数据处理领域，具体涉及一种基于近场扫描的芯片表面电磁数据降噪方法。

背景技术

随着集成电路工艺等电子制造技术的发展，芯片及电路板朝着高集成、高速化方向发展，而这也导致产品的电磁可靠性问题变得越来越严重，而且芯片/电路的集成度高，规模大，一旦发生故障，传统的人工排查也越来越难以进行。基于近场扫描的电磁干扰图像重构是现今处理EMC(电磁兼容性，Electromagnetic Compatibility)设计问题最有效的方法。但是因为近场扫描探头的灵敏度和精度差异的问题，导致扫描得到的数据包含了较多的噪声，这对于后期的信息处理分析带来了极大的困难，因此，需要针对近场扫描电磁数据设计相应的信息提取和降噪处理算法。

目前电磁信息数据的处理的算法比较欠缺，对于芯片表面近场电磁数据，其大部分都是噪声信号，为了将电磁信号与噪声分离出来，传统的方法是求方差，方差大的是电磁信号，方差小的是噪声，但是这种算法需要设置一个阈值，设置阈值的缺点是当电磁信号的方差只是稍微小于该阈值时，该信号不能够被有效地提取出来。另外，电磁数据处理常见的处理算法是降噪，传统的降噪算法有均值法、中值法等，目前比较新颖的方法是基于人工智能的盲去噪方法等。均值法的原理是将一段时间内采集到的N个数据求平均值，作为该时刻采集到的值，但是这种方法对于近场扫描是不现实的，因为近场扫描对集成电路扫描时，读取数据很慢，整个数据采集的过程是十分耗时的，以一个100×100扫描点的区域为例，假设扫描频率范围是100MHZ到1GHz，扫描的频点数为1001个，那么在近场扫描探头对一个扫描点采集数据时，一个扫频的过程就有54毫秒，正常扫描总时间为100×100×54ms＝9min；如果采用均值法降噪的话，比如每采集20次取一次平均值，那么将耗费54ms×20＝1080ms的时间，那么总的扫描时间将达到100×100×1080ms＝3h，显然，因为加入了均值法，使得扫描时间从9分钟变成3小时，这是不能接受的，采用中值法也是同样的结果。该例子为简单起见，仅仅以100×100的扫描区域为例，现实中高集成度的芯片是很小的，同时为了得到准确的原始数据，扫描的密度比100×100还要高，通常都在500×500以上的，这样将会导致更长的扫描时间；而基于人工智能的盲去噪方法尽管降噪效果很好，但是其缺点是首先要求有较多的训练数据，对于近场扫描很难多次对同一个集成电路进行多次扫描获取这些训练数据，其次是基于人工智能的盲去噪方法需要具备较高算力的计算机进行模型训练，并且如果近场扫描对象改变了，还得重新采集数据来重新训练模型，这对于近场扫描是不现实的。此外，近场扫描时遇到的噪声不同于大部分降噪方法假设的高斯噪声，近场扫描中的噪声是电路的热噪声、散弹噪声、闪烁噪声和来自空间的噪声的叠加，比较复杂，目前针对近场扫描噪声的降噪方法是空白的。

综上所述，现有技术的降噪方法不适合近场扫描时进行降噪，没有针对近场扫描复杂噪声的降噪方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种基于近场扫描的芯片表面电磁数据降噪方法，能够针对近场扫描的复杂噪声进行有效地降噪。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于近场扫描的芯片表面电磁数据降噪方法，包括以下步骤：通过对芯片表面进行近场扫描得到电磁数据；对得到的电磁数据进行信号提取，得到电磁图像；对电磁图像进行局部均值估计和局部噪声方差估计；对电磁图像中的所有相似块的每个像素进行加权平均处理，得到真实图像的基础估计；使用基础估计对电磁图像进行维纳降噪，得到局部估计；使用加权平均对所有得到的局部估计进行聚合，计算出真实图像的最终估计，从而得到最终的降噪图像。