微型晶元的逆向工程（reverse engineering）是怎麼操作和實現的？

01-08

匿名用戶引文裡面的酸洗，其實只能供業餘愛好者看個大概，專業的反向工程可不是這麼做。要想做晶元的反向工程最最起碼需要下面這些設備或者軟體：

拋光機（ polishing stations），用來磨掉晶元表層的膠和其它層；
離子束腐蝕機，即 bona-fide ion blaster，用來做 ion beam etching，就是輸入參數，然後一層一層的去除晶元的 layers；
解析度掃描電鏡（SEM），即 scanning capacitance microscopy，用來檢查晶元裡面 NMOS 和 PMOS 的參雜分布（doping profiles ）；
透射電子顯微鏡（TEM），即 transmission electron microscope，主要作用就是在原子層面進行電晶體（transistors）和互連層（interconnect layers）的測量；
應用電子色散（EDS）和電子能量損失譜（EELS）進行材料鑑定和摻雜水平分析（doping level analysis）；
電路圖分析（schematic analysis）和正向設計軟體。主要用於查看、分析分層的元件電路圖（schematics）和相關的元件佈局。

這方面比較著名的工作室是 Chipwork，上面的介紹多參照他們的資料。

補充一下，AMD之類為了避免各種法律問題，用了凈室技術

簡單地說就是分兩組人馬，A組負責磨、照電鏡、抄參數，然後把各種指標傳遞給B組，但不能有具體的實現；

B組負責用A組提供的指標重新設計，設計出來以後由A組審核

這樣就做到了既能實現人家的功能，在法律上又沒有抄人家的設計。

軟體方面這樣搞的就更多了~

瀉藥

買，拆開，一層層磨，每層都拍照

最老土的辦法

謝邀。我的理解逆向工程基本上就是像拆汽車一樣把所有晶元的零件拆開來，企圖了解晶元從前道工藝到後到封裝工藝的所有信息，包括鑒別材料，提取電路，推斷工藝參數等等。逆向工程有時候是為了研究競爭對手的產品，也有是為了專利訴訟而找到證據。集成電路晶元是三維結構，要想知道到相關信息就需要用到@鄭紫陽提到的那些基本的材料物理和化學相關的微分析技術和儀器，從而一步一步解剖晶元，從最上面的金屬互聯層到最下面的晶體管層，甚至直到單個晶體管器件。我想說的是，有些東西逆向工程貌似越來越難了。比如Intel自45nm節點採用了高介電常數絕緣材料和金屬柵極的技術來克服傳統二氧化硅材料的高漏電效應。大家都知道intel用的是金屬鉿（Hf）和鋁的氧化物裡面還有氮元素（N），但就是不知道具體化學成分，那層材料實在太薄了（幾個納米）化學元素分析沒有那麼完美能給出原子具體配比來，就更別提其他的了。

剛好看到 Zeptobars 的一篇文章，不過裡面只涉及到「拆解」部分，分享給大家：

原文鏈接：http://zeptobars.ru/en/read/how-to-open-microchip-asic-what-inside

WARNING! All operations with concentrated (and especially hot) acids are extremely dangerous. Only trained persons should work with them using required protective equipment (acid-prof gloves, protection glasses, protective suit, fume hood and more). Remember that you only have 2 eyes! This article is for educational purposes only, do not try to repeat!.

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首先把要拆解的晶元放置在裝了濃硫酸的容器里，容器需要蓋住，但不能嚴實，這樣裡面的氣體才能漫溢出來。把容器里的濃硫酸加熱到沸騰（大約 300 攝氏度），在瓶底的周圍鋪上蘇打粉——用來預防意外飛濺出來的硫酸液和冒出來的硫酸氣體：

大約 30 到 40 分鐘以後，晶元外層的保護膠塑料層就會「碳化」：

待酸液冷卻以後，可以把裡面哪些已經足夠「碳化」的部分挑出來，其它繼續進行硫酸浴，外層較厚的晶元可能需要兩到三輪硫酸浴：

如果晶元外層那些焦炭不能機械地去除，那麼就把它們投進濃硝酸液裡面加熱到沸騰（溫度大約是 110 到 120 度）：

這就是最後的樣子：

http://applications.zeiss.com/C125792900358A3F/0/CC7B9B179CA3309FC1257BC90034EEA1/$FILE/EN_41_010_020_3D-Imaging.pdf

上面是蔡司顯微鏡部門搞的3D成像技術宣傳冊。他們的產品主要包括隧道電掃、X光顯微鏡等。解析度可以做得很小，最高端產品可以做到幾十納米級。

他這個宣傳冊裡面主要是生物醫學方面的應用，但是你看看他的毛細血管成像也可以看出解析度如何了。同樣的技術是可以用在反向工程上面的。我老闆前一陣有一個博士後合作者引進了一台他們生產的X光顯微鏡，他們照出來的動圖我不方便貼，但是看著晶元里的導線都被做成3D模型，VIA和走線上的凹凸不平都纖毫畢現的樣子確實是相當震撼的。

總的來說，逆向工程是個高低端差別巨大的行業。酸洗是裡面比較釣絲的，只能對付一些有歷史的晶元。另一頭也有X光顯微鏡這種一台機器投資一百萬美元，可以對付晚近技術的晶元。

在中國，晶元的反向已經成為一種「正當」的產業了，各公司大張旗鼓名正言順的宣傳自己的反向技術，甚至可以代為設計，比較著名的有芯願景和宜碩兩家公司，一個在北京一個在上海，其中芯願景已經是這個行業中事實上的老大了，還開發有自己的網表提取軟體等等，完全跟像Cadence這樣主流IC設計軟體兼容。

簡單的說，用某些溶液去一層一層地腐蝕晶元將每一層逐漸暴露出來，你最終可以知道別人的晶元中的電路級設計是什麼樣子的。當然，具體是如何操作的，想必知道的人也不會來知乎這種地方亂說，這應該屬於自己公司的機密，而且不同公司的處理方法相信是不一樣的，同樣的一層（比如說金屬層或者多晶硅層等等）不同公司處理完之後顏色都是不一樣，常用一個公司的反向技術轉到另外一家可能還相當不適應········

在中國，像國防科大就是玩這個的行家裡手，還有5X所、7xx所、國x等等企業，成果就是各種「自主知識產權」「替代進口」「國產」晶元「中國芯」。原版晶元四千美元一片，這些國產貨開口就是12萬人民幣一片。

這個鄭紫陽和匿名說的不錯。基本程序就是這樣。難點是晶元處理時各種不同工藝的染色和處理。有些晶元直接就被酸反應掉了。還有就是電路和器件的分析，這個是實打實的功夫。