Физика не лжёт: обнаружение подделок вне этикетки

Этикетка на шпуле идеальна. Шрифт правильный, логотип четкий, дата правдоподобная. Вакуумная пломба плотно запечатана, а карта индикатора влажности свежая. Невооруженным глазом — и даже при стандартной протирке ацетоном — компонент кажется подлинным. Но внутри этого черного эпоксидного корпуса может оказаться более дешевое клонирование, поврежденная деталь из электроотходов или вовсе отсутствовать.

Визуальный осмотр в современной цепочке поставок — это театра мелодрамы безопасности. Хотя он остается первой линией защиты, сложные методы «черного покрытия» и лазерное преобразование надписей делают традиционный «тест на запах» опасно недостаточным. Подделки из Шэньчжэня точно знают, что ищут стандарты IDEA-STD-1010, и оптимизировали свои производственные линии для прохождения этих проверок. Если вы полагаетесь только на внешний вид детали для защиты производственной линии, которая стоит около $20 000 в час, вы рискуете, и шансы ухудшаются с каждым годом.

Единственный способ узнать правду без миллиона долларов на функциональный тестовый стенд — это исследовать физические свойства самого устройства. Вы должны прекратить смотреть на пластик и начать измерять кремний. Введите наиболее прагматичный, недооцененный инструмент в арсенале стража серого рынка: трассировку V-I. Это единственный масштабируемый мост между поверхностным визуальным осмотром и огромными затратами полноценного функционального тестирования.

Геометрия импеданса

Чтобы понять, почему трассировка кривых работает там, где обычно терпит неудачу зрение, разберите компонент до его электрических первооснов. Каждый контакт на микрочипе связан с внутренней схемой — защитными диодами, транзисторами и паразитными емкостями, — которые имеют уникальную электрическую подпись. Когда вы прикладываете напряжение к контакту и измеряете ток, который в ответ протекает, вы не просто проверяете непрерывность; вы картографируете импеданс этого конкретного пути.

Это не цифровой тест. Вы не просите чип «загрузиться» или выполнить код. Вы рассматриваете сложную интегральную схему как сеть аналоговых компонентов. Прилагая синусоидальное напряжение (AC сигнал) к контакту относительно общего референса (обычно земли), вы создаете графический рисунок Напряжения (по оси X) против Тока (по оси Y). Этот график — фигура Лисажю, визуальный отпечаток структуры кремния, подключенной к этому контакту.

Чистый резистор представляет собой прямую диагональную линию, наклон которой определяется законом Ома. Конденсатор создает круг или эллипс, отражая фазовый сдвиг между напряжением и током. Диод — наиболее важная структура для обнаружения подделок — создает острый «колено»-образный график, проводящий ток только после превышения порогового напряжения впереди. В сочетании эти сигнатуры создают сложную внутреннюю структуру микроконтроллера или FPGA, которая невероятно трудно подделать без настоящего кремниевого кристалла.

Руководство любит спрашивать, почему мы просто не подключим деталь и не проверим ее работу. Это ловушка «Функционального теста». Построение тестового стенда, который питается конкретный BGA, программирует его и запускает на скорости, занимает недели по НРИ. Если вы покупаете пятьдесят разных комплектов в месяц, вы не можете построить пятьдесят индивидуальных тестовых стендов. Трассировка кривых универсальна. Она заботится только о соотношении V-I, а это значит, что один и тот же Huntron Tracker или ABI Sentry могут тестировать операционный усилитель, микропроцессор и МОП-фет в течение одного часа.

Ограничение Золотой Единицы

Но одно жесткое ограничение отделяет успешную проверку от опасных догадок: нельзя анализировать кривую V-I в изоляции. Технический лист укажет уровни логики и распиновку, но не покажет кривые паразитных диодов или конкретную емкость вывода Vcc. Эти характеристики являются артефактами производственного процесса, а не функциональной спецификацией. Чтобы понять, что кривая «неправильная», нужно знать, как выглядит «правильная».

Вам нужен Золотой Юнит.

Это известная хорошая деталь, взятая непосредственно у авторизованного дистрибьютора, такого как Digikey, Mouser или Arrow, или извлеченная с платы, которая работает в полевых условиях в течение нескольких лет. Без физической Золотой Единицы для сравнения, криволинейное транирование有限限йиде نمی может быть ограничено выявлением мертвых коротких замыканий или разомкнутых цепей. Вы не можете обнаружить тонкое изменение ревизии кристалла или клона высокого качества без эталонного стандарта. Если вы ориентируетесь в сером рынке без библиотеки проверенных деталей, вы работаете вслепую.

Эта реальность часто сталкивается с гарантиями брокеров, предлагающих «Новые Оригинальные» детали с Сертификатами соответствия (CoC). Бумага может быть отфотошоплена за пять минут; кремниевый кристалл не так просто подделать. Если брокер присылает вам CoC, но не может предоставить отчет о трассировке, сравнивающий партию с Золотой Единицей, эта бумага бесполезна. Считайте физическое сравнение единственным источником правды.

Выполнение сканирования

Сам процесс криволинейного трассирования — это изучение сравнительной анатомии. Цель — провести по каждому контакту подозрительной детали и в режиме реального времени сравнить его с Золотой Единицей. В профессиональной настройке это делается с помощью системы «летающей зонда» или пользовательского держателя с двумя разъемами ZIF (Force Zero Insertion Force) — один для Золотой Единицы, другой для подозрительной детали.

Оборудование применяет переменное напряжение, обычно начиная с безопасного уровня, такого как 3 В пик-пик, с лимитом тока для предотвращения повреждения устройства (часто 10 мА или менее). Частота синусоиды важна; сканирование на 50 Гц может пропустить емкостное отклонение, возникающее при 2000 Гц. Компетентный инженер выполнит «свип», циклически меняя частоты и диапазоны напряжений, чтобы по-разному нагрузить внутренние соединения.

То, что вы ищете на экране — это отклонение. Современные системы, такие как Huntron Tracker 3000, быстро переключают между Золотой Единицей и подозрительной деталью, накладывая их кривые. Если детали идентичны, линия выглядит сплошной и стабильной. Если есть различия, линия «танцует» или раздувается. Сопротивательная наклонность может быть чуть более плоской, указывая на другую концентрацию легирующих элементов. «Колено» защитного диода может «обрываться» при 0.6 В у настоящей детали и при 0.7 В у подделки. Эти тонкие сдвиги — «зловещие» признаки. Они говорят, что внутри пакета кристалл создан не на той же фабрике, что и ваша эталонная.

Заземление — важный момент. Самый надежный способ — «Общий Заземление», когда заземляющий контакт микросхемы подключен к возврату прибора. Однако в режиме «Общий Общий» — когда вы проверяете контакты по контакту без фиксированного эталонного заземления — иногда удается обнаружить неисправности, скрывающиеся в линиях питания. Настройка ручная, повторяющаяся и непрестижная, но она — единственный способ увидеть электрическую реальность партии.

Подписи отказа

Когда вы начинаете такой уровень тестирования, вы перестаете искать «бракованные детали» и начинаете категоризировать мошенничество. Самая грубая и распространенная неисправность — сигнал «Открытая цепь» на всех контактах. Это произошло во время дефицита 2021 года с FPGA Xilinx Spartan-6 [[VERIFY]]. Корпус был безупречен, лазерные маркировки — идеальны, и массив шариков — правильный. Но под криволинейным трассировщиком все выводы I/O показывали горизонтальную прямую — разомкнутая цепь. Внутри корпуса находился или фиктивный кристалл, или отсутствие кристалла вообще. Ни капли ацетона не помогло бы обнаружить это, но физика показала бы сразу.

Более коварная угроза — компонент «Неверный кристалл» или «Перемаркированный». Рассмотрим случай высококлассных операционных усилителей, таких как OPA627, стоимостью около двадцати долларов. Фальсификаторы возьмут дешевый TL072 за полдоллара, который имеет такой же выводной порядок, стереть маркировку и лазером выгравировать «OPA627». Подключая его к цепи, оно будет работать — звук будет, но звучит ужасно. Криволинейное трассирование покажет это сразу: входное сопротивление TL072 отличается от OPA627. Кривые не совпадут с эталоном. Различия — это разоблачение мошенничества, а не неисправность.

Здесь reliance on X-ray inspection can породить ложную уверенность. Рентген может подтвердить наличие кристалла внутри и соединение проволочек. Он выглядит «хорошо». Но рентген не скажет, является ли кристалл коммерческой grade-частью, продаваемой как «Промышленная Температура», или был ли он поврежден электростатическим разрядом во время предыдущей эксплуатации. Мы видели детали, которые выглядят идеально на рентгене, но показывают «шумные» сопротивления на линиях питания — характер внутренней коррозии из-за эвм-отходов, с которых их сняли и повторно покрыли прямо. Структура есть, но целостность — утрачена.

Край уверенности

Криволинейное трассирование — это не магия. Оно не может гарантировать, что чип будет работать на своей максимальной частоте тактового сигнала или что его внутренняя память без ошибок. Это пассивный тест, а не функциональный. Однако, в иерархии управления рисками, это — самый ценный охранник на производственной линии.

Если у вас есть reel с поддельными микроконтроллерами на приёмном складе, вы теряете время и стоимость деталей. Если эти детали попадают на машину для автоматической установки и припаиваются на тысячу плат, вы теряете серию производства. Если они попадают к заказчику и выходят из строя в полевых условиях, вы теряете репутацию. Криволинейный трассировщик — это межсетевой экран, который предотвращает превращение поддельной детали $20 в отзыв $20,000. Физика не лжет, но нужно быть готовым задать ей вопрос.