瑞士的一組研究人員即將公開隱藏在商業處理器內部的大部分秘密技術。他們將一束X光射向英特爾處理器中的一塊芯片，從而立體地重現了芯片內晶體管和線路的擁擠排列。該團隊說，未來這一成像技術可以繼續拓展，用于為芯片內部結構創建高分辨率大比例圖像。
當前，芯片行業通過探索成品芯片內部結構來對其進行逆向工程或者檢查知識產權是否被濫用，該技術則與這種方法背道而馳。今天，逆向工程工具采用漸進的方式剝離處理器的每一層，然后使用電子顯微鏡，每次為芯片的一小塊位置拍攝圖像。
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但是“只需再做幾年這樣的工作，就能夠做到放入芯片就可以坐等圖解畫出，”南加州大學的安東尼?李維（Anthony Levi）介紹說，“芯片制造業的完全透明指日可待。這將迫使我們重新思考計算是什么。”以及，對于一家公司來說，在計算行業增加價值意味著什么。
即便這一方法并不會被大范圍地用于拆卸競爭對手的芯片，它也可以在其他領域發揮作用，其中一個作用就是驗證一個芯片是否只包含有預先設定的特征而并不含有“硬件木馬”——可被用于惡意目的的附加電路。
這項研究是在保羅謝勒研究所（Paul Scherrer Institute）的瑞士光源（Swiss LightSource）裝置上進行的。該裝置是一臺同步加速器；它可以使電子加速到接近光速以生成X射線。
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當瑞士團隊使一束X光穿過一臺22納米世代的英特爾處理器時，不同的電路元件（銅線、硅晶體管等）以不同方式對光線進行散射，造成相長與相消干涉。研究人員將光束從各種不同的角度對準樣本，通過使用一種被稱為X射線疊層成像（ptychography）的技術，可以從產生的衍射圖形中重現芯片的內部結構。
該技術在所有方向上的分辨率都是14.6納米，這只能提供單個晶體管部件相當模糊的圖像。分辨率能夠得到改善，但由于摩爾定律的緣故，要全速前進才能趕上芯片行業的步伐。
這并不是研究人員第一次試圖使用X射線來繪制集成電路的內部圖像，研究小組成員加布里埃爾?埃普利（Gabriel Aeppli）說。但是“（現在的）分辨率要優于之前。尺寸也更大了，”他說，“與能夠使用其他技術操作的（集成電路）相比，芯片是個大塊頭了。”
成像本身也是不小的成就。樣品必須保持穩定，且必須使用干涉儀來不斷測量其位置。進行X射線測量需要24個小時，數據處理大概也需要同樣長的時間，團隊負責人梅爾科?霍勒（Mirko Holler）說。不過增加計算機應該很容易加快這一速度，他說。X射線源以及其他實驗儀器部件的改進也能夠將成像速度提高1000倍。
“他們現在所做的是概念驗證，在這個水平上他們給人留下了深刻的印象?！盩echInsights公司的榮譽退休研究員迪克?詹姆斯（Dick James）說。該公司曾將芯片拆至晶體管級別，以查看元件是如何被建造和組合到一起的。
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詹姆斯表示，傳統技巧取決于芯片的封裝，有時候要先用硫酸進行浸泡。使用這種方法可以分析的電路數量是有實際限制的。但他注意到，通過將芯片的小型電子顯微鏡圖片拼湊在一起可以收集到很多信息：“通過研究較小的區域可以從單元庫中獲得最多的信息?！?/p>
雖然X射線疊層成像確實有可能產生更大、像素更高的圖像，但還是面臨若干障礙，詹姆斯說。舉個例子說，尖端的芯片特征尺寸對于分辨率來說是個挑戰，“芯片行業已經領先于這項技術了。”他說。另一個阻礙是需要同步光源。芯片制造工廠中不太可能出現這些機器，不過世界范圍內已經出現了一些這類設施，可以給它們一點時間。
詹姆斯說，由于存在這些限制，這些成像技術最好是被用于采用古老一些的制造流程生產的芯片，這樣可以獲得更大的特征。許多用于軍隊和空間應用的芯片就是這種情況?！叭绻隳軌蚩吹秸麄€芯片，你就可以將芯片與初始設計進行比較，”詹姆斯說，從而“直接比較（以）查看是否存在任何明顯缺陷或者被放入了任何額外電路?！?/p>
作者：Rachel Courtland
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