Die Fälschung integrierter Schaltkreise stellt eine wachsende Bedrohung für die Elektronikindustrie dar, insbesondere in kritischen Sektoren wie Verteidigung, Automobilindustrie und Medizintechnik. Gefälschte Chips versagen nicht nur vorzeitig, sondern können auch Hintertüren oder Hardware-Trojaner einschleusen. Um dem entgegenzuwirken, setzen Prüflabore zunehmend auf fortschrittliche 3D-Bildgebungstechniken, die es ermöglichen, die innere Struktur des Siliziums zerstörungsfrei zu inspizieren und so Veränderungen aufzudecken, die mit bloßem Auge unsichtbar sind.
Röntgentomographie und Schichtenrekonstruktion 🔬
Der Prozess beginnt mit der Aufnahme eines dreidimensionalen Volumens des verdächtigen Chips mittels fokussierter Ionenstrahl-Rasterelektronenmikroskopie (FIB-SEM) oder hochauflösender Röntgentomographie. Es werden sequenzielle Schnitte jeder Metall- und Oxidschicht erstellt, wodurch ein voxelbasiertes 3D-Modell generiert wird. Dieses Modell wird mit dem ursprünglichen Design im GDSII-Format abgeglichen, was einen Schicht-für-Schicht-Vergleich ermöglicht. Typische Abweichungen umfassen das Fehlen von Wolfram-Kontakten in kritischen Vias, eine anomale Dicke der Polysiliziumschicht oder das Vorhandensein von durch chemisch-mechanisches Polieren entfernten Chargenmarkierungen. Die 3D-Visualisierung erleichtert die Identifizierung von Siliziumsubstraten minderer Qualität oder die Wiederverwendung verworfener Wafer.
Die neue Grenze bei der Authentifizierung von Halbleitern 🛡️
Die Kombination aus Reverse Engineering und struktureller 3D-Analyse verändert die Spielregeln in der Halbleiter-Lieferkette grundlegend. Es reicht nicht mehr aus, nur das Gehäuse oder die Pins zu inspizieren; jetzt ist es möglich, Nachbildungen zu entlarven, die die Chipoberfläche perfekt imitieren, aber schlecht konstruierte Metallschichten oder falsche Dotierungen verbergen. Für Mikrofabrikationsingenieure wird die Beherrschung dieser volumetrischen Prüftechniken ebenso essenziell wie das Schaltungsdesign selbst, um sicherzustellen, dass das Gekaufte exakt dem entspricht, was entworfen wurde.
Als Designingenieur: Welche praktische Unterscheidung auf der Ebene des Herstellungsprozesses verrät einen gefälschten Chip am deutlichsten, wenn er mit 3D-Mikroskopie und nicht nur mit einer oberflächlichen optischen Inspektion analysiert wird?
(PS: Integrierte Schaltkreise sind wie Prüfungen: Je genauer man hinschaut, desto mehr Linien sieht man)