canalys

Nowa metoda inżynierii wstecznej procesorów

Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii wespół z badaczami ze szwajcarskiego Instytutu Paula Scherrera opracowali nową, użyteczną metodę obrazowania półprzewodnikowych układów scalonych. Pozwala to dokonać inżynierii wstecznej układu bez jego destrukcji.

Dotychczasowe metody inżynierii wstecznej opierały się na fizycznym dostępie do struktur układów o wysokiej skali integracji, a następnie korzystania z różnych form obrazowania mikroskopowego (mikroskopia optyczna dla większych elementów i elektronowa dla mniejszych podzespołów). Tymczasem innowacyjna metoda opracowana przez amerykańskich i szwajcarskich badaczy pozwala – dosłownie – zajrzeć nieinwazyjnie w przestrzenną strukturę chipu.

Reklama

Ma to o tyle duże znaczenie, że współczesne procesory i inne układy półprzewodnikowe są niezwykle skomplikowanymi, wieloelementowymi (przy czym przez „wiele” należy rozumieć nawet miliardy elementów) konstruktami (więcej o stopniu komplikacji współczesnych procesorów przeczytacie w naszym artykule). Metody inwazyjne uniemożliwiały pełne poznanie struktury badanego układu, a przy tym wymagały bardzo dużej precyzji (kolejne oddzielanie fizyczne warstw badanego układu i obrazowanie każdej warstwy różnymi sposobami), były kosztowne i niezwykle skomplikowane. Metoda opracowana przez amerykańsko-szwajcarski zespół jest znacznie prostsza, choć nie znaczy to, że prosta.

Skuteczność nowej metody obrazowania struktur 3D układów scalonych pozwala dziś analizować chipy klasy 12 nm (fot. Paul Scherrer Institute)

Badacze wykorzystali technikę tzw. rentgenowskiej laminografii ptychograficznej. Rentgenowska, bo określa jakie długości fal elektromagnetycznych są wykorzystywane do obrazowania. Przymiotnik ptychograficzny odnosi się do sposobu naświetlania badanego układu. Ptychografia jest obliczeniową metodą obrazowania mikroskopowego, w których obraz (w tym przypadku obrazy rentgenowskie) finalny powstaje w wyniku przetworzenia wzorów interferencyjnych powstałych w wyniku rozproszenia wiązki przez badany element układu.

Metoda ta, choć jest nieinwazyjna w tym sensie, że nie wymaga fizycznej ingerencji w strukturę chipu, to jednak wymaga zeszlifowania badanego układu w taki sposób, by jego grubość nie była większa niż 20 mikrometrów. Po zeszlifowaniu układu wiązka emitowana przez synchrotron rentgenowski jest ogniskowana pod kątem 61 stopni nad stale obracającym się układem, w efekcie w uzyskanych obrazach badacze uzyskali przestrzenną strukturę chipu.

Bramki tranzystora zeskanowanego układu (fot. Paul Scherrer Institute)

Na obecnym etapie nowa metoda obrazowania gotowych układów jest skuteczna dla chipów wykonanych w rozmiarze technologicznym rzędu 16 nm przy rozmiarze samego układu ok. 12 x 12 mm. Poznanie struktury pojedynczego układu wymaga 90 godzin skanowania. Jednak zdaniem twórców nowego sposobu analizy struktury chipów, potencjalne możliwości rentgenowskiej laminografii ptychograficznej, to zdolność rozdzielcza pozwalająca badać przestrzennie układy, w których pojedyncze elementy mają rozmiary rzędu 2 nm, przy jednoczesnym przyśpieszeniu skanowania o 10 tysięcy razy. Oznacza to, że możliwe będzie przeprowadzenie inżynierii zwrotnej 2-nanometrowego procesora w czasie ok. pół minuty. Na takie osiągi trzeba jednak jeszcze poczekać – zdaniem badaczy – jakieś 5-6 lat.

Jeżeli ktoś w tym momencie pyta „i na co to komu”, to wyjaśniam, że za pomocą inżynierii wstecznej, czyli analizy struktur układów scalonych są żywotnie zainteresowane amerykańskie agencje odpowiedzialne za bezpieczeństwo narodowe. Dokładność nowej metody pozwoli bowiem nie tylko na przeprowadzanie inżynierii zwrotnej, ale także na rozpoznanie z samej struktury układu miejsca jego produkcji oraz na skontrolowanie, czy np. zamówiony dla armii Stanów Zjednoczonych czy innych agend rządowych USA chip nie zawiera niepożądanych struktur (sprzętowych trojanów czy backdoorów). Zresztą nieinwazyjność nowej metody w połączeniu z bardzo wysoką rozdzielczością skanu pozwalają badać praktycznie dowolne nanotechnologiczne struktury | CHIP

9
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.