Новая технология позволяет «видеть» работу транзисторов в процессоре с помощью терагерцового излучения

Исследователи из Университета Аделаиды совершили открытие, которое может навсегда изменить методы тестирования полупроводников. Как сообщает IEEE Spectrum, учёные разработали метод обнаружения активности транзисторов в чипе с использованием терагерцового излучения.

Изображение: TSMC

Процесс включает использование лабораторного инструмента, известного как векторный анализатор цепей (VNA), который генерирует микроволновый сигнал «с известной частотой и фазой». Расширитель частоты VNA преобразует микроволновый сигнал в терагерцовую волну, которая затем направляется на микрочип с помощью фокусирующей линзы.

Для тестирования чип должен быть включён и выполнять работу. Когда транзисторы внутри включаются и выключаются, терагерцовый сигнал отражает эти изменения и возвращается к приёмнику в расширителе VNA. После этого сигнал «понижается» до микроволнового и сравнивается с исходным сигналом путём обнаружения крошечных различий в амплитуде и фазе с использованием гомодинного квадратурного приёмника.

Один из исследователей, Витават Витаячумнанкул, рассказал, что его команде пришлось модифицировать приёмник, чтобы заставить его работать в терагерцовом диапазоне. Устройство было разработано только для сравнения микроволновых частот. Использование гомодинного детектора было критически важным, так как, по утверждениям, это единственное устройство, способное обнаружить малые различия между двумя частотами. Терагерцовые сигналы физически больше, чем транзисторы, которые они исследуют, что делает любые изменения в возвращающемся сигнале трудными для обнаружения без гомодинного детектора. Кроме того, шум от генератора в VNA также может легко скрыть любые изменения в разности сигналов.

Самая интригующая часть этой новой технологии — её способность «заглядывать» во внутренности процессора, пока он работает. Сообщается, что это невозможно с помощью любого другого инструмента, и это открывает новые возможности для техников по диагностике и тестированию процессоров.

Однако существуют проблемы, которые необходимо решить, прежде чем эта технология станет массовой. Измерение ЦПУ терагерцовым излучением может быть проблематичным для сложных чипов с множеством слоёв компонентов, расположенных друг над другом, например, для процессоров с трёхмерной компоновкой чиплетов. В частности, излучение не может определить, с какого слоя чипа оно считывает, если «верхние слои непрозрачны». Чтобы обойти это, обсуждаются методы повышения чувствительности VNA для точного тестирования плотно упакованных чипов.

Другая проблема этой технологии — потенциальная возможность для злоумышленников зондировать работающий ЦПУ для кражи данных. Вероятно, это станет актуальным, когда технология созреет, но индустрии безопасности, вероятно, в конечном итоге придётся начать разработку контрмер. Что делает эту атаку такой опасной, так это то, что существующие стандарты шифрования не могут ей противостоять, поскольку процессоры должны расшифровывать данные перед их обработкой.

ИИ: Это прорывное исследование открывает дверь как для передовых методов отладки и контроля качества чипов, так и для новых, весьма изощрённых векторов атак. В 2026 году, когда безопасность данных и аппаратного обеспечения находится на переднем крае технологической повестки, подобные открытия заставляют задуматься о необходимости опережающего развития защитных механизмов. Возможно, следующим шагом станет разработка «терагерцового экранирования» для критически важных компонентов.

Источник: Tomshardware.com