الفيزياء لا تكذب: كشف التزوير يتجاوز الملصق

الملصق على اللفافة مثالي. الخط مناسب، الشعار حاد، رمز التاريخ معقول. الختم الفراغي محكم، والبطاقة مؤشر الرطوبة جديدة. للعين المجردة — وحتى لمسح الأسيتون القياسي — المكون شرعي. لكن داخل تلك العبوة المصنوعة من الإيبوكسي الأسود، قد يكون داي السيليكون نسخة أقل جودة، قطعة تالفة من نفايات الإلكترونيات، أو ببساطة غير موجودة على الإطلاق.

الفحص البصري في سلسلة التوريد الحديثة هو تمثيل أمني. بينما يظل خط الدفاع الأول، فإن تقنيات «التغطية السوداء» المتطورة وتقنيات التعليم بالليزر جعلت اختبار الشم التقليدي غير كافٍ وخطير. يعرف المحتالون في شينزين تمامًا كيف تبدو معايير IDEA-STD-1010، وقد قاموا بتحسين خطوط إنتاجهم لاجتياز تلك الفحوصات. إذا اعتمدت فقط على مظهر جزء ما لحماية خط إنتاج تكلفته $20,000 في الساعة، فإنك تلعب مخاطرة تزداد سوءًا كل عام.

الطريقة الوحيدة لمعرفة الحقيقة بدون جهاز اختبار وظيفي بقيمة مليون دولار هي تحليل فيزياء الجهاز نفسه. عليك التوقف عن النظر إلى البلاستيك وابدأ في قياس السيليكون. أدخل أداة البوابة ذات الاستخدام الأقل في سوق الرمادية: تتبع منحنى V-I. إنها الجسر الوحيد القابل للتوسع بين السطحية للفحص البصري والنفقات الساحقة للاختبار الوظيفي الكامل.

هندسة المقاومة

لفهم لماذا يعمل تتبع المنحنى حيث يفشل البصر، قم بتفكيك المكون إلى مبدأه الكهربائي الأولي. كل دبوس على رقاقة ميكروية يتصل إلى الدوائر الداخلية — ديودات الحماية، الترانزستورات، والسعات الطفيلية — التي تحمل توقيعًا كهربائيًا فريدًا. عندما تطبق جهدًا على دبوس وتقيس التيار الذي يتدفق ردًا عليه، أنت لا تتحقق فقط من الاستمرارية؛ أنت تقوم برسم امتصاص المقاومة لهذا المسار المحدد.

هذه ليست اختبارًا رقميًا. أنت لا تطلب من الرقاقة «التمهيد» أو تنفيذ كود. أنت تتعامل مع الدائرة المتكاملة المعقدة كشبكة من المكونات التناظرية. من خلال تطبيق موجة جيبية من الجهد (إشارة AC) على دبوس بالنسبة لمرجع مشترك (عادة الأرض)، تُولد رسم بياني للجهد (المحور X) مقابل التيار (المحور Y). هذه الرسمة هي شكل ليسلاجو، بصمة بصرية لبنية السيليكون المرتبطة بتلك الدبوس.

المقاوم النقي يظهر كشريط مائل مستقيم، وميله يتحدد بواسطة قانون أوم. المكثف يُنشئ دائرة أو قطعا إهليلجية، تعكس تغير الطور بين الجهد والتيار. ديود — الهيكل الأكثر أهمية للكشف عن المزيفات — ينشئ شكل «ركبة» حادة، حيث يمر التيار فقط بعد تجاوز الجهد حد التشغيل الأمامي. عند الجمع بين هذه، يشكل الهيكل الداخلي المعقد لميكروكنترولر أو FPGA توقيعًا مركبًا يصعب تزيفه بدون وجود داي السيليكون الحقيقي.

يحب الإداريون أن يسألوا لماذا لا نقوم ببساطة بتوصيل الجزء ونرى إن كان يعمل. هذه فخ «الاختبار الوظيفي». يتطلب بناء جهاز اختبار يشغل بائع معين، وبرمجته، وتشغيله بسرعة، أسابيع من وقت الهندسة غير المتكررة (NRE). إذا كنت تشتري خمسين نقصًا مختلفًا في الشهر، لا يمكنك بناء خمسين جهاز اختبار مخصص. تتبع المنحنى هو عام، يهتم فقط بعلاقة V-I، مما يعني أن جهاز اختبار هانترون أو ABI Sentry نفسه يمكن أن يختبر مضخماً عمليات، معالجًا دقيقًا، وMOSFET طاقة في نفس الساعة.

قيد الوحدة الذهبية

لكن قيدًا صارمًا واحدًا يفصل بين الفرز الناجح والافتراضات الخطرة: لا يمكنك تحليل منحنى V-I في فراغ. ستخبرك ورقة البيانات بمستويات المنطق وترتيب الدبابيس، لكنها لن تظهر لك منحنيات الديود الطفيلية أو السعة المحددة لدبوس Vcc. تلك الخصائص هي من مخلفات عملية التصنيع، وليست من المواصفات الوظيفية. لمعرفة ما إذا كان المنحنى «خطأ»، يجب أن تعرف كيف يبدو «الصحيح».

تحتاج إلى وحدة ذهبية.

هذه قطعة جيدة ومعروفة، مصدرها مباشرة من موزع معتمد مثل ديجيكي، موزر، أو أرو، أو مأخوذة من لوحة كانت تعمل في الميدان لسنوات. بدون وحدة ذهبية فعلية للمقارنة، يقتصر تتبع المنحنى على اكتشاف الدوائر الميتة أو الفتحات. لا يمكنك اكتشاف تغيير دقيق في النسخة أو نسخة عالية الجودة بدون معيار مرجعي. إذا كنت تتنقل في السوق الرمادي بدون مكتبة من القطع التحقق من صحتها، فإنك تطير في الظلام.

غالبًا ما يتصادم هذا الواقع مع تأكيدات السماسرة الذين يعرضون قطع “جديدة أصلية” مع شهادات المطابقة (CoC). يمكن تعديل قطعة الورق في خمس دقائق؛ لا يمكن تزوير دي هي السيليكون بسهولة. إذا أرسل إليك وسيط شهادة المطابقة ولكن لا يمكنه تقديم تقرير تتبع يقارن الدفعة بوحدة ذهبية، فإن تلك الورقة لا قيمة لها. عامل المقارنة الفيزيائية كمصدر وحيد للحقيقة.

تنفيذ المسح

العملية الفعلية لتتبع المنحنى هي دراسة في التشريح المقارن. الهدف هو فحص كل دبوس من المكون المشبوه ومقارنته في الوقت الحقيقي مع الوحدة الذهبية. في إعداد مهني، يتم ذلك باستخدام نظام “مسبار طائر” أو جهاز مخصص بمقبسين ZIF (بدون قوة إدخال)، واحد للوحدة الذهبية، والآخر للمشتبه به.

تطبق الأجهزة توترًا مترددًا (AC)، عادةً بدءًا من مستوى آمن مثل 3 فولت ذروه إلى ذروة، مع حد لل تيار لمنع تلف الجهاز (غالبًا 10 ملي أمبير أو أقل). تردد الموجة الجيبية مهم؛ مسح عند 50 هرتز قد يفوت تباين سعوي يظهر عند 2000 هرتز. سيركض مهندس كفء “مسحًا”، يتنقل بين ترددات ونطاقات جهد مختلفة ليضغط على التوصيلات الداخلية بشكل مختلف.

ما تبحث عنه على الشاشة هو الانحراف. أنظمة حديثة مثل جهاز هنتون تراكر 3000 ستتحول بسرعة بين الوحدة الذهبية والمكون المشبوه، مع تراكب منحنياتهما. إذا كانت الأجزاء متطابقة، يظهر الخط كخط صلب ومستقر. إذا اختلفت، فإن الخط “يَرْقص” أو يتشقق. منحدر مقاومة قد يكون أكثر تسطيحًا قليلاً، مما يشير إلى تركيز التبوغ مختلف. عند “ركبة” ديود الحماية، يمكن أن ينقطع عند 0.6 فولت على الجزء الحقيقي و0.7 فولت على المزيف. هذه التغييرات الدقيقة هي الأدلة الدامغة. تخبرك أن الدائرة داخل الحزمة لم تصنع على نفس خط التصنيع كمرجعك.

التأريض مهم. أنجح طريقة هي “التأريض المشترك”، حيث يتم توصيل دبوس التأريض في الشريحة إلى إرجاع الجهاز. ومع ذلك، في وضع “مشترك مشترك”—حيث تختبر دبوسًا بدبوس بدون مرجع أرضي ثابت—يمكن أن تجد في بعض الأحيان أخطاء تختفي في خطوط الطاقة. الإعداد يدوي، متكرر، وليس ملفتًا، لكنه الطريقة الوحيدة لرؤية الواقع الكهربائي للدفعة.

توقيعات الفشل

عندما تلتزم بمستوى هذا الاختبار، تتوقف عن العثور على “قطع سيئة” وتبدأ في تصنيف الاحتيالات. أكبر فشل شائع هو توقيع “دائرة مفتوحة” على جميع الدبابيس. حدث هذا بشكل شهير خلال نقص 2021 مع أجهزة FPGA من نوع Xilinx Spartan-6 [[VERIFY]]. كانت العلب سليمة، وماكنة الليزر كانت مثالية، ومصفوفة البالِر الشبكي بدت صحيحة. لكن تحت جهاز تتبع المنحنى، أظهرت جميع دبابيس الإدخال والإخراج خطًا أفقيًا مستويًا — دائرة مفتوحة. كانت الحزمة تحتوي إما على دي وهمي أو لا تحتوي على دي على الإطلاق. لن يلتقط ذلك أي مسح باستخدام الأسيتون، لكن الفيزياء كشفت عنه على الفور.

تهديد أكثر خبثًا هو وجود “دي خاطئ” أو مكون “مُسمى بشكل خاطئ”. فكر في الحالة الخاصة بمضخمات الصوت عالية الجودة مثل OPA627، التي تكلف عشرين دولارًا لكل منها. سيقوم المحتالون بأخذ جهاز TL072 بقيمته نصف دولار، والذي له نفس ترتيب الدبابيس، ويحلق العلامات ويحفر ليزرًا على السطح اسم “OPA627”. إذا قمت بتوصيله في دائرة، سيعمل — ستخرج الصوت. لكنه سيكون سيئًا جدًا. يكشف تتبع المنحنى عن ذلك فورًا: توقيع مقاومة الإدخال لجهاز TL072 مميز عن OPA627. لن تتطابق المنحنيات مع الوحدة الذهبية. الاختلاف يفضح الاحتيال، وليس الفشل.

هذه هي النقطة التي يمكن أن تخلق فيها الاعتمادية على فحص الأشعة السينية الثقة الزائفة. يمكن للأشعة السينية تأكيد وجود دي داخلي وأن أسلاك الربط متصلة. ويبدو أنها “جيدة”. لكن الأشعة السينية لا يمكنها إخبارك إذا كان هذا الدي قطعة تجارية تُباع على أنها “درجة صناعية”، أو إذا تم تلفها كهربائيًا بواسطة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) خلال حياة سابقة. لقد رأينا قطع تبدو مثالية تحت الأشعة السينية ولكن تظهر منحنيات مقاومة “مزعجة” على دبابيس الطاقة — علامة على تآكل داخلي من مكون تم سحبه من نفايات إلكترونية وأعيد ترصيعه. الهيكل موجود، لكن السلامة لم تعد موجودة.

حد اليقين

تتبع المنحنى ليس سحرًا. لا يمكنه ضمان أن يعمل الشريحة بسرعة الساعة الم rated الكاملة أو أن الذاكرة الداخلية خالية من الأخطاء. هو اختبار سلبي، وليس اختبارًا وظيفيًا. ومع ذلك، في التسلسل الهرمي لإدارة المخاطر، هو الحارس الأعلى قيمة المتاح لخط التصنيع.

إذا استلمت رزمة من الميكروكنترولرات المزيفة في محطة الاستلام، فإنك تخسر الوقت وتكلفة القطع. إذا وصلت تلك القطع إلى آلة الالتقاط واللصق وتلحيمت على ألف لوحة، فإنك تخسر عملية الإنتاج. إذا وصلت إلى العميل وفشلت في الميدان، فإن سمعتك تتعرض للخطر. جهاز تتبع المنحنى هو جدار الحماية الذي يمنع جزء $20 المزيف من أن يصبح استدعاءً ل $20,000. الحقائق لا تكذب، لكن عليك أن تكون مستعدًا لطرح السؤال عليها.