揭密芯片反向行业(四):逆向分析需要哪些设备和材料

文摘   2024-11-23 21:33   北京  
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在芯片产业链中,芯片反向行业一直被认为是少数暴利的行业之一。为什么这么说呢?

2020年,芯愿景招股书披露其近三年分别营收 1.6 亿元、1.14 亿元、7370.52 万元,净利润分别为 7534.45 万元、4022.86 万元、2593.63 万元。虽然营收不高,但是净利润真不低。试问Fabless芯片设计公司能有几个做到正营收呢?芯片反向行业之所以被视为暴利,主要还是成本低利润高,需求旺盛,可谓大小客户通吃。

一些小型芯片企业通过反向工程,可以在短时间内推出与市场上主流芯片功能相似的产品,以更具竞争力的价格销售,获取可观的利润。大客户涉及大规模的生产,芯片需要在各种不同的环境条件下工作,大客户需要进行严格的可靠性分析,以确保芯片在各种恶劣环境下都能正常工作,这部分脏活累活基本都是外包给反向分析公司来做。

今天小禾这篇文章主要是针对有意向转行芯片反向行业的禾粉,或者有投资逆向分析行业意愿的大佬,介绍一下反向分析要用到的设备和化学试剂。此外,关于可靠性测试相关的设备我们之后的文章再介绍。



光学显微镜(OM)











光学显微镜(OM)虽然分辨率不如 SEM,但光学显微镜在集成电路逆向分析中仍然有其用途。它可以用于初步观察芯片的外观、封装形式以及一些较大尺度的结构。

在检查芯片的封装是否有损坏或异常时,光学显微镜可以提供快速而直观的观察。    

         

 



扫描电子显微镜(SEM)










 

 

SEM 是集成电路逆向分析中至关重要的设备之一。它能够以极高的分辨率对芯片进行成像,让工程师可以清晰地看到芯片的每一个细节,包括晶体管的结构、布线的走向等。通过 SEM 拍摄的高质量图像是后续分析的基础。

在分析复杂的集成电路时,SEM 可以帮助工程师确定不同层次的结构和连接关系,为进一步的逆向工程提供详细的信息。

扫描电镜与光学显微镜在照明源、透镜类型、成像原理、标本制备和仪器使用等方面有显著区别。扫描电镜利用电子流和电磁透镜,通过电子束扫描激发样品产生物理信号成像,具有体积小、使用方便的特点。而光学显微镜则使用可见光和玻璃透镜,利用光学原理放大成像。    

         

 

         

 


化学试剂










在芯片盖去封装时,会使用以下一些化学试剂,另外就是在芯片逐层剖析的时候需要对芯片染色,这样更利于观察。

芯片开盖去封装及剖析涉及系列关键操作与要点。去封装时,多种化学试剂各显神通:浓硫酸具强腐蚀性,可分解软化塑料封装材料,但操作危险,需慎之又慎;浓硝酸作为强氧化剂,能溶解金属框架封装里的金属部分,使用要严守规程、做好防护;氢氟酸对硅相关封装材料腐蚀性强,毒性大,操作务必在通风优、防护足的条件下开展;有机溶剂里,丙酮可溶环氧树脂,二氯甲烷能解部分塑料与树脂,助芯片开盖。    

集成电路逆向分析还需去层、清洗,酸液除金属层,有机溶剂清杂质。而芯片逐层剖析时,染色不可或缺,将磨抛样品浸入染色液,因 PN 结 P 区、N 区与染色剂反应速率受杂质掺杂量影响,颜色深浅有别,利于后续观察分析。

         

 

         

 


研磨抛光机









在芯片反向工程这场精细 “拆解之旅” 中,研磨抛光机堪称核心 “利器”,于芯片开盖及逐层剖析环节均大显身手,地位举足轻重。    

芯片初始被封装材料严密包裹,反向分析第一步便是要卸去这层 “保护壳”。此时,研磨抛光机凭借精细入微的研磨、抛光动作登场,在去除封装进程里,如同技艺精湛的工匠,步步为营,以高度把控与精准操作,稳保芯片内部电路毫发无损。像面对球栅阵列(BGA)这类复杂封装芯片,它耐心研磨,磨去外层封装料,让焊球与连接线路渐次呈现,为后续深度剖析筑牢根基。

而现代芯片宛如精密 “千层饼”,多层结构多样材料与复杂电路层叠交织。研磨抛光机再次发力,投入逐层研磨 “战场”,依凭对研磨深度、速度的精妙掌控,有条不紊地削去金属层、绝缘层、半导体层等。

   

         

 

         

 


聚焦离子束(FIB)系统








在集成电路逆向分析这片充满挑战与未知的领域里,聚焦离子束(FIB)系统宛如一位 “微观手术大市”,当科研人员怀揣着探索芯片内部特定精巧结构,或是锁定棘手故障根源的诉求时,FIB 系统便闪亮登场。

它依据预先设定的精准坐标与细致入微的操作指令,小心翼翼地对芯片实施 “外科手术”,以近乎原子级别的精度,将芯片上那些碍事的多余部分利落削除,或是巧妙地加工出可供窥探内部情况的微小窗口,使得原本深藏不露的特定区域毫无保留地暴露出来。

完成切割加工后,扫描电子显微镜(SEM)等高端观测设备顺势接力。借助 SEM 能够将 FIB 系统精心展露的芯片区域,放大至纤毫毕现的程度,科研人员得以细致入微地观察其微观形貌、剖析元素组成,从而解读芯片的设计精髓、诊断故障成因。   

         

 


X-ray系统






X - ray 检测仪在芯片反向中有诸多关键作用。首先,它能够透视芯片,展现芯片内部结构,包括各层电路、元器件分布等,为工程师快速建立整体认知。其次,可以检测芯片封装和内部电路的缺陷,像封装的气泡、内部的短路等,助力质量把控和失效分析。再者,能精确测量线路尺寸、层厚等工艺参数,用于评估制造精度。最后,在芯片解密和反向设计方面,可帮助还原电路布局,分析制造工艺,为仿制和改进芯片提供基础数据。

         

 

   

         

 

最后还是要重申,有志向加入芯片反向行业的人士以及涉及芯片反向行业的企业应该加强自律,遵守行业规范和道德准则,避免恶性竞争和不正当行为,维护芯片反向行业的健康发展

         

 

   

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