Як терагерцові хвилі «бачать» роботу транзисторів

Дослідники з Університету Аделаїди (Австралія) не претендують на лаври Супермена, але вони розробили щось дуже схоже на «рентгенівський зір» для електроніки. Їм вдалося знайти спосіб дистанційно спостерігати за електричною активністю транзисторів прямо всередині чіпа, що працює, не розбираючи його і не втручаючись у роботу.

Замість небезпечного рентгенівського випромінювання вчені використали терагерцові хвилі. Вони дозволяють засікти мікроскопічні зміни, що виникають під час руху електричного заряду в напівпровідниках.

Сьогодні перевірка чіпів — це або «скелет у шафі», або «хірургічне втручання». Рентген чудово показує структуру чіпа (де лежать доріжки), але він «сліпий» до того, як по них біжить струм. Електронне зондування вимагає прямого контакту, що часто неможливо без пошкодження корпусу. Терагерцовий метод - неінвазивний. Ви просто «світите» на чіп і бачите, як він «думає».

Система зібрана з компонентів, які можна купити в спеціалізованих магазинах, але магія ховається в налаштуваннях. Векторний аналізатор мереж (VNA) створює мікрохвильовий сигнал, який перетворюється на терагерцовий промінь. Він проходить крізь лінзу і концентрується на ділянці розміром близько 1 мм² (цього достатньо, щоб «накрити» групу транзисторів).

Коли транзистори перемикаються, вони змінюють властивості відбитої хвилі. Коли перехід стає більш провідним (більше носіїв заряду), сигнал повертається сильнішим.

При фільтрації шуму вступає в гру гомодинний квадратурний приймач. Це своєрідні «навушники з шумозаглушенням» для даних. Він порівнює відбиту хвилю з оригіналом, відсікає спільний шум і залишає лише ті крихітні зміни, які спричинила активність чіпа.

Поки що метод знаходиться на ранній стадії.

Терагерци легко проходять крізь пластик і кераміку корпусів, але «пасують» перед металом.

Сучасні чіпи - це «листковий пиріг» із багатьох рівнів металевих з’єднань. Якщо потрібний транзистор похований під 10 шарами металу, промінь до нього просто не проб'ється.

«Я не знаю жодної іншої технології інспектування, яка могла б це робити. Це захоплює», - коментує Даніель Міттлман (Daniel Mittleman) із Браунівського університету.

Зараз вчені тестують систему на окремих діодах і транзисторах, але плани амбітні. Ця технологія ідеальна для високовольтної електроніки, яку не можна просто так вимкнути для перевірки.

Разом із німецькими колегами дослідники хочуть використати цей метод для... читання зашифрованих даних прямо з чіпа. Якщо ви бачите активність транзисторів, ви бачите код.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI