来自——spectrum，作者塞缪尔·k·摩尔(Samuel K. Moore)瑞士和美国的研究人员可以用一种非破坏性技术对整个芯片进行逆向工程，而不会破坏它。Ptychographic X射线分层摄影可以扫描整个芯片，或放大特定点以显示其电路。瑞士和加州的科学家提出了一项新技术，可以在不破坏微处理器结构的情况下显示其三维设计。这种逆向工程通常是一个耗时的过程，需要煞费苦心地去除芯片内部许多纳米级的互连层，并用不同水平的成像技术对它们进行映射，从光学显微镜观察较大的特征，从电子显微镜观察最小的特征。这项名为ptychographic X-ray laminatomography的新技术的发明者表示，它可以被ic设计师用来验证制造的芯片是否符合他们的设计，或者政府机构可以用来验证可能被秘密添加到IC中的“kill switches”或硬件木马。南加州大学电子和计算机工程教授安东尼·f·j·列维(Anthony F. J. Levi)说:“这是无损逆向工程电子芯片的唯一方法——不仅如此，我们还必须确保芯片是按照设计制造的”。“它就像指纹一样，可以追踪每一个制造环节的源头。”这项新技术是该团队在2017年发布的改进版本。这项技术被称为计算机断层摄影术。在这个过程中，来自同步加速器的相干X射线被用来照射从芯片部分切下的10微米柱状物。然后，研究小组记录了X射线如何在柱子上以不同角度衍射和散射，并计算出产生这种图案的内部结构会是什么样子。瑞士保罗舍勒研究所(PSI)光子科学部门的负责人Gabriel Aeppli解释说，我们的目标是完全避免任何晶体切割。Gabriel Aeppli也是位于苏黎世和洛桑的瑞士联邦理工学院的物理学教授，领导这项研究。“拥有10亿个晶体管的现代芯片的引脚远大于10微米。这个小组希望使用一种单一的技术，这种技术可以让他们对整个芯片进行成像，并放大特定的局部区域。现有技术需要晶体圆柱体的参与，因为我们必须试图吸收大量穿过整个晶片边缘的X射线，以产生有用的衍射图案。x射线可以以一定的角度射入芯片，形成足够小的横截面。但是，它也会产生信息错误。Aeppli解释说，通过对你正在阅读的内容做出一些假设，可以对一些信息进行重新评估。例如，我们知道真实的互连不可能有特定的形状。Aeppli还表示，要找到X射线的正确角度(61°)，平衡吸收和信息损失是一个大问题。这项新技术用于检测16纳米工艺技术制造的芯片。科学家首先放大红色方块，然后是蓝色圆圈，以逐渐发现更小的特征。在这项新技术中，裸芯片被抛光到20微米的厚度，然后放在倾斜61°的扫描台上。当X射线聚焦在芯片上时，扫描台将旋转芯片。光子计数照相机接收生成的衍射图案。在低分辨率模式下使用该技术，该团队在30小时内扫描了300 * 300微米的区域。然后他们放大40微米直径的部分，生成分辨率为18.9纳米的3D图像，又花了60个小时。之后，研究人员可以通过使用高分辨率模式来识别16纳米节点技术制成的芯片中单个反相器电路的部分。这是PSI公司的Mirko Holler设计的第一层摄影显微镜，可以拍摄12mm× 12mm的图像。这个镜像可以容纳很多芯片，比如iPhone处理器苹果A12，但是对于整个Nvidia Volta GPU来说还是有点小。虽然该小组在采用16纳米工艺技术制造的芯片上测试了这一技术，但它将能够轻松处理采用新的7纳米工艺技术制造的芯片，其中金属线之间的最小距离约为35至40纳米。该团队在采用16纳米工艺技术的芯片上测试了这项技术。据报道，它将能够轻松处理那些采用7纳米工艺技术的芯片，金属线之间的最小距离在35到40纳米之间。研究人员表示，未来的层压成像技术可以实现2纳米的分辨率，或将300 * 300微米的低分辨率探测时间缩短至1小时以内。ptphotographic x射线摄影可以显示逆变器的金属部件[右]。表现出与赛道的良好配合[中，左]。对这些技术的改进贡献最大的是新一代同步加速器同步光源。PSI同步加速器被认为是第三代机器。同时，四代机已经开始运行，比如瑞典的MAX IV。随着更高的X射线光子通量通过芯片，系统可以在单位时间内收集更多的有用数据，从而获得更高的分辨率和更快的处理速度。Aeppli表示，“我们希望在未来的五到六年内，我们单位时间内收集的像素数量能够增加1000到10000个像素。“从更多的芯片信息开始，我们可以进一步加速改进Ptychographic X射线分层摄影。提前知道设计规则，可以让系统用更少的光子得出结论。Aeppli设想，这项技术的主要用途之一是找到与设计不符的地方，这可能是制造错误或其他更危险的影响。”发现设计的偏差比逆向工程整个设计更容易，”Aeppli说。对于这项技术，美国在国家安全方面有很多利益。然而，Aeppli预计芯片制造商也将使用层压成像技术。他指出:“每个大型芯片厂附近都有一些配备同步加速器的国家实验室。这项新技术已经发表在《自然电子学》杂志上。