Нова технология позволява да се „види“ работата на транзисторите в процесора

Изследователи от Университета в Аделаида направиха откритие, което може завинаги да промени методите за тестване на полупроводници. Както съобщава IEEE Spectrum, учените са разработили метод за откриване на активността на транзисторите в чиповете чрез използване на терахерцово излъчване.

Процесът включва използването на лабораторен инструмент, известен като векторен анализатор на мрежи (Vector Network Analyzer, VNA), който генерира микровълнов сигнал „с известна честота и фаза“. Честотният усилвател на VNA преобразува микровълновия сигнал в терахерцова вълна, която след това се насочва към микрочипа с помощта на фокусираща леща.

За да бъде тестван чипът трябва да бъде включен и да работи. Когато транзисторите вътре се включват и изключват, терахерцовият сигнал отразява тези промени и се връща към приемника в усилвателя VNA. След това сигналът се „понижава“ до микровълнов и се сравнява с изходния сигнал чрез откриване на миниатюрни разлики в амплитудата и фазата с помощта на хомодинен квадратурен приемник.

Един от изследователите, Витават Витаячумнанкул разказа, че екипът му е трябвало да модифицира приемника, за да го накара да работи в терахерцовия диапазон. Устройството е било разработено единствено за сравняване на микровълнови честоти. Използването на хомодинния детектор е било от решаващо значение, тъй като това е единственото устройство, способно да открие малки разлики между две честоти.

Терахерцовите сигнали са физически по-големи от транзисторите, които изследват, което прави всякакви промени в обратния сигнал трудни за откриване без хомодинния детектор. Освен това, шумът от генератора във VNA също може лесно да скрие всякакви промени в разликата между сигналите.

Най-интригуващата част от тази нова технология е способността ѝ да „погледне“ във вътрешността на процесора, докато той работи. Това е невъзможно с помощта на какъвто и да е друг инструмент, а откритието отваря нови възможности за техниците по диагностика и тестване на процесори.

Въпреки това съществуват проблеми, които трябва да бъдат решени, преди тази технология да стане масово използвана. Измерването на CPU с терахерцово излъчване може да се окаже проблематично при сложни чипове с множество слоеве компоненти, разположени един върху друг, например при процесори с триизмерна конфигурация на чиплета. По-конкретно, излъчването няма да може да определи от кой слой на чипа чете, ако „горните слоеве са непрозрачни“. За да се заобиколи това, се обсъждат методи за повишаване на чувствителността на VNA за точно тестване на плътно опаковани чипове.

Друг проблем на тази технология е потенциалната възможност злонамерени лица да проучват работещ процесор с цел кражба на данни. Вероятно това ще стане актуално, когато технологията узрее, но индустрията за сигурност вероятно в крайна сметка ще трябва да започне разработването на контрамерки. Това, което прави тази атака толкова опасна е фактът, че съществуващите стандарти за криптиране не могат да ѝ се противопоставят, тъй като процесорите трябва да декриптират данните преди тяхната обработка.

Това революционно проучване отваря вратата както за авангардни методи за отстраняване на грешки и контрол на качеството на чиповете, така и за нови, изключително изтънчени вектори на атака. През 2026 година, когато сигурността на данните и хардуера е на преден план в технологичната програма, подобни открития карат да се замислим за необходимостта от изпреварващо развитие на защитните механизми. Възможно е следващата стъпка да бъде разработването на „терахерцово екраниране“ за критично важни компоненти.