現在掃描晶片內部的硬體構造可以像給人體做CT掃描一樣了。
來自瑞士Paul Scherrer研究所、美國南加州大學的科學家們發明了一種新的X射線顯微鏡，在不破壞晶片的情況下，就能知道其內部的構造，發現晶片中可能存在的硬體後門。
這臺顯微鏡的精度很高，目前已經在16nm FinFET晶片上實驗成功，並且能夠輕鬆擴展到現在主流的7nm工藝晶片。
研究人員把這項技術叫做疊層X射線斷層照相術（ptychographic X-ray laminography），該成果已經發表在Nature子刊Electronics上。
該技術不僅能夠破解晶片的內部構造，還能確定晶片的代工廠、設計公司，就像識別指紋一樣。
不過研究人員表示，這項技術的主要用途之一還是是尋找晶片製造與設計之間的偏差，這些偏差可能表示導致晶片產生錯誤或更壞的情況。因為尋找偏離設計的問題比對整個設計進行反向工程更容易。
範圍大、精度高、速度快
通常情況下，對晶片進行逆向工程是個非常耗時的過程。其中涉及到費力地去除晶片中納米級的連接層，並使用不同層次的成像技術對它們進行映射。
因為一般來說，顯微鏡的解析度越高，其掃描的範圍就越小，這就需要用於較大尺度特徵的光學顯微鏡到用於最小尺度特徵的電子顯微鏡一系列設備。
而來自Paul Scherrer研究所製造的這臺顯微鏡，可以只使用一臺設備掃描完整個晶片，掃描範圍達到了12×12mm，輕鬆容納下iPhone的A12晶片。
研究人員16nm工藝技術製造的晶片上測試了該技術，用30小時就掃描了300×300微米的區域，然後放大了直徑40微米的區域，生成了解析度為18.9納米的3D圖像。如上圖所示。
用高能X射線掃描
這項新技術是該團隊於2017年推出技術的改進，這項技術得以快速發展的主要原因是照射光源的進步。
他們使用了第三代同步輻射裝置的相干X射線束來照射晶片，從晶片散射和衍射的數據還原出其內部結構。
在這項新技術中，研究人員將裸晶片拋光至20微米的厚度，然後以61度傾斜的角度放置在掃描平臺上。然後，當X射線束聚焦到晶片上時旋轉晶片，由光子計數相機來接收不同角度的衍射圖樣。
隨著更高強度X射線光源的出現，獲取衍射圖樣的時間也會大大縮短，從而實現更高的解析度和更快的處理速度。
研究人員說，未來的薄層掃描技術可能會達到2nm的解析度，或者將對300×300微米的低解析度檢查時間縮短到不超過一個小時。
參考連結：
https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/design/xray-tech-lays-chip-secrets-bare
論文地址：
http://dx.doi.org/10.1038/s41928-019-0309-z