Fizyka nie kłamie: Wykrywanie fałszywych komponentów poza etykietą

Etykieta na rolce jest idealna. Czcionka jest poprawna, logo ostre, kod daty wiarygodny. Szczelność uszczelki próżniowej jest dobra, a karta wskaźnika wilgotności świeża. Gołym okiem — a nawet po czystym odtłuszczeniu acetonem — element jest legalny. Jednak wewnątrz tego czarnego opakowania z epoksydowego żywicy, dioda silikonowa może być tańszym klonem, uszkodzonym kawałkiem e-odpadów lub po prostu może jej nie być w ogóle.

Współczesny inspekcja wizualna w łańcuchu dostaw to teatr bezpieczeństwa. Mimo że nadal jest pierwszą linią obrony, wyrafinowane techniki „czarnych nakładek” i laserowe oznakowania uczyniły tradycyjny „test zapachu” niebezpiecznie niewystarczającym. Podróbki w Shenzhen dokładnie wiedzą, czego szukają standardy IDEA-STD-1010 i zoptymalizowały swoje linie produkcyjne, by przejść te kontrole. Jeśli polegasz tylko na wyglądzie części, aby chronić linię produkcyjną, która kosztuje $20,000 za godzinę pracy, grasz w ruletkę, której szanse z każdym rokiem się pogarszają.

Jedynym sposobem poznania prawdy bez milionowego testera funkcjonalnego jest zbadanie fizyki samego urządzenia. Musisz przestać patrzeć na plastik i zacząć mierzyć silikon. Wkracza najbardziej pragmatyczne, niedoceniane narzędzie w arsenale strażnika rynku szarego: Wyznaczanie Krzywych V-I. To jedyny skalowalny most między powierzchownością inspekcji wizualnej a kosztami pełnego testu funkcjonalnego.

Geometria Impedancji

Aby zrozumieć, dlaczego wyznaczanie krzywych działa tam, gdzie zawodzi wzrok, rozbierz element do jego podstawowych zasad elektrycznych. Każdy pin na mikroczipie łączy się z układami wewnętrznymi — diodami zabezpieczającymi, tranzystorami i pasmami parazytowymi — które zapisują unikalny sygnał elektryczny. Gdy podajesz napięcie na pin i mierzysz prąd, który się pojawia, nie sprawdzasz tylko ciągłości; tworzysz mapę impedancji tej konkretnej ścieżki.

To nie jest test cyfrowy. Nie pytasz układu o „uruchomienie” czy wykonywanie kodu. Traktujesz złożony układ scalony jak sieć komponentów analogowych. Podając sinusoidalne napięcie (sygnał AC) na pin względem wspólnego odniesienia (zwykle masy), tworzysz graficzny wykres napięcia (oś X) względem prądu (oś Y). Ten wykres jest figurą Lissajous, wizualnym odciskiem struktury silicium podłączonej do tego pinu.

Czysty rezystor wygląda jak prosta diagonala, której nachylenie jest wyznaczone przez prawo Ohma. Kondensator tworzy koło lub elipsę, odzwierciedlając przesunięcie fazowe między napięciem a prądem. Diode — najważniejsza struktura do wykrywania podróbek — tworzy ostre „kolano”, przewodząc prąd tylko po przekroczeniu jej progu przewodzenia. Połączenie tych elementów tworzy złożoną sygnaturę wewnętrzną mikroprocesora lub FPGA, której nie da się łatwo sfałszować bez obecności fizycznej diody silikonowej.

Zarząd uwielbia pytać, dlaczego po prostu nie podłączamy części i nie sprawdzamy, czy działa. To pułapka „Testu Funkcjonalnego”. Budowa urządzenia testowego, które uruchomi wybrany BGA, załaduje go i uruchomi z prędkością, wymaga tygodni NRE (wieczysty czas rozwoju technicznego). Jeśli co miesiąc kupujesz pięćdziesiąt różnych niedoborów, nie stworzysz pięćdziesięciu niestandardowych stanowisk testowych. Wyznaczanie krzywych jest ogólne i zależy tylko od związku V-I, co oznacza, że ten sam urządzenie Huntron Tracker lub ABI Sentry może testować wzmacniacz operacyjny, mikroprocesor i MOSFET mocy w tej samej godzinie.

Złoty Wymóg Jednostki

Ale jedna twarda granica oddziela skuteczną selekcję od niebezpiecznego zgadywania: nie można analizować krzywej V-I w próżni. Kartę katalogową podpowie poziomy logiki i układ pinów, ale nie pokaże charakterystyk parazytowych diod ani specyficznej pojemności pinu Vcc. Te cechy są artefaktami procesu produkcyjnego, a nie specyfikacją funkcjonalną. Aby ocenić, czy krzywa jest „niewłaściwa”, musisz wiedzieć, jak wygląda „poprawna”.

Potrzebujesz Złotej Jednostki.

To jest znana dobra część, pozyskana bezpośrednio od upoważnionego dystrybutora, takiego jak Digikey, Mouser czy Arrow, lub wyjęta z płytki, która działała na polu przez lata. Bez fizycznej Złotej Jednostki do porównania, śledzenie krzywych jest ograniczone do wykrywania martwych zwarć lub przerw w obwodach. Nie można wykryć subtelnej zmiany rewizji układu lub wysokiej jakości klonu bez referencyjnego standardu. Jeśli nawigujesz po szarym rynku bez biblioteki zweryfikowanych części, działasz na ślepo.

Ta rzeczywistość często koliduje z zapewnieniami brokerów, którzy oferują „Nowe Oryginalne” części z Certyfikatami Zgodności (CoC). Kartka papieru może zostać sfałszowana w pięć minut; układ scalony nie może być tak łatwo podrobiony. Jeśli broker wyśle Ci CoC, ale nie może zapewnić raportu śledzenia porównującego partię do Złotej Jednostki, ten dokument jest bezwartościowy. Traktuj fizyczne porównanie jako jedyne źródło prawdy.

Wykonywanie pętli

Rzeczywisty proces śledzenia krzywych to nauka o anatomii porównawczej. Celem jest przeskanowanie każdego pinu podejrzanej części i porównanie go w czasie rzeczywistym z Złotą Jednostką. W profesjonalnym zestawie do tego używa się systemu „lecącej sondy” lub niestandardowego uchwytu z dwoma gniazdami ZIF (Zero Insertion Force) — jednym dla Złotej Jednostki, drugim dla podejrzanej.

Sprzęt stosuje napięcie przemienne, zazwyczaj zaczynając od bezpiecznego poziomu, takiego jak 3V szczyt-do-szczytu, z ograniczeniem prądu, aby nie uszkodzić urządzenia (często 10mA lub mniej). Częstotliwość sinusoidy ma znaczenie; skanowanie przy 50Hz może pomijać różnice pojemnościowe, które wyłaniają się przy 2000Hz. Kompetentny inżynier przeprowadzi „sweeping”, cyklicznie zmieniając częstotliwości i zakresy napięć, aby inaczej stresować wewnętrzne złącza.

To, czego szukasz na ekranie, to odchylenie. Nowoczesne systemy, takie jak Huntron Tracker 3000, szybko przełączają się między Złotą Jednostką a podejrzaną częścią, nakładając ich krzywe. Jeśli części są identyczne, linia jest solidna i stabilna. Jeśli różnią się, linia „Tańczy” lub się rozszczepia. Oporny nachylenie może być nieco płaskie, co wskazuje na inną koncentrację domieszek. „Kolano” diody zabezpieczającej może się załamać przy 0,6V na części rzeczywistej, ale 0,7V na fałszywej. Te subtelne przesunięcia to oskarżenia. Mówią, że układ wewnątrz obudowy nie został wykonany na tej samej linii fabrycznej co Twoje odniesienie.

Uziemienie ma znaczenie. Najbardziej solidną metodą jest „Grupa Uziemienia”, gdzie pin uziemienia układu jest połączony z powrotem instrumentu. Jednak w trybie „Wspólne Wspólne”—gdzie testujesz pin na pin bez ustalonego odniesienia uziemienia—czasami można znaleźć usterki ukryte w liniach zasilania. Ustawienie jest ręczne, powtarzalne i nieefektowne, ale jest jedynym sposobem na zobaczenie rzeczywistości elektrycznej partii.

Podpisy porażki

Kiedy podejmujesz się takiego poziomu testowania, kończysz z poszukiwaniem „złych części” i zaczynasz kategoryzować oszustwa. Najbardziej rażącym i powszechnym wskazaniem jest sygnatura „Otwartego Obwodu” na wszystkich pinach. To zdarzyło się słynnie podczas niedoborów w 2021 roku z FPGA Xilinx Spartan-6 [[VERIFY]]. Obudowy były nieskazitelne, oznaczenia laserowe idealne, a układ Ball Grid Array wyglądał poprawnie. Ale pod śledzikiem krzywych każdy pin I/O pokazywał płaską linię poziomą—otwarty obwód. Obudowa zawierała albo dummy die, albo w ogóle nie miała układu. Żadna ilość cheminu acetonu nie wykryłaby tego, ale fizyka to natychmiast ujawniła.

Jeszcze bardziej podstępnym zagrożeniem jest „Zły Układ” lub „Przerobił” element. Weźmy na przykład wysokiej klasy wzmacniacze operacyjne audio, takie jak OPA627, które kosztują dwadzieścia dolarów za sztukę. Oszuści wezmą fifty-centowy TL072, który ma te same piny, usuną oznaczenia i wylaserują na powierzchni napis „OPA627”. Jeśli podłączysz to do obwodu, będzie działać—dźwięk będzie słychać. Ale brzmienie będzie straszne. Śledzenie krzywych natychmiast to wykaże: sygnatura impedancji wejściowej TL072 jest wyraźnie różna od OPA627. Krzywe nie będą pasować do Złotej Jednostki. Zmienność ujawnia oszustwo, a nie awarię.

To jest miejsce, gdzie poleganie na inspekcji RTG może prowadzić do fałszywego poczucia bezpieczeństwa. Rentgen może potwierdzić, że układ zawiera układ scalony i że druciki połączeniowe są połączone. Wygląda na „dobrze”. Ale rentgen nie powie Ci, czy ten układ to komercyjny element sprzedawany jako „Przemysłowy Temp”, ani czy został uszkodzony elektrycznie przez ESD (Przepięcie elektrostatyczne) podczas wcześniejszego życia. Widzieliśmy części, które pod rentgenem wyglądają idealnie, ale pokazują „ hałaśliwe” krzywe rezystywne na pinach zasilania—co jest oznaką wewnętrznej korozji od elementu wyjętego z elektrośmieci i ponownie pokrytego cyną. Struktura jest, ale integralność zniknęła.

Krawędź pewności

Śledzenie krzywych nie jest magią. Nie może zagwarantować, że układ będzie działał z pełną prędkością zegara lub że jego wewnętrzna pamięć jest bezbłędna. To jest test pasywny, a nie funkcjonalny. Jednak w hierarchii zarządzania ryzykiem jest to najwyżej ceniony strażnik dostępny na linii produkcyjnej.

Jeśli złapiesz folię z fałszywymi mikrosterownikami na dokach przyjęcia, tracisz czas i koszt części. Jeśli te części trafią na maszynę do montażu i zostaną wytrawione na tysiącach płytek, tracisz cały cykl produkcyjny. Jeśli trafią do klienta i zawiodą na polu, tracisz reputację. Śledzik krzywych jest zaporą, która zapobiega, aby fałszywa część $20 nie zamieniła się w akcję naprawczą na $20,000. Fizyczność nie kłamie, ale musisz chcieć zadać im to pytanie.