Le cœur du processeur est une puce de silicium cachée sous un capot métallique qui absorbe fortement les rayons X et doit être retirée afin d '«éclairer» le cristal. À l'aide d'une torche à gaz et d'un tournevis, le couvercle a été retiré et le cristal lui-même a été arraché du substrat.
Le processeur avant le début de l'étude, vues de dessus et de dessous Le
cristal (rectangle argenté) est préparé pour l'étude. Le
cristal dans le tomographe. Les
mesures tomographiques ont été réalisées sur un tomographe de laboratoire, conçu et assemblé au Centre fédéral de recherche «Crystallographie et photonique» RAS (Federal Research Center KF RAS) dans le laboratoire de réflectométrie et de diffusion aux petits angles (nous en avons parlé ici ).
Car des couches métalliques sont restées au-dessus et au-dessous du cristal, puis un rayonnement d'une énergie de 40 keV a été choisi pour la tomographie, d'une part il pénètre dans le métal, et d'autre part, le silicium n'est pas complètement transparent pour lui. 800 images du cristal ont été obtenues avec une résolution de 9 µm.
Exemples d'images radiographiques d'un cristal de processeur
Le processeur semblait être un objet difficile à étudier, car dans une direction, il est allongé et absorbe fortement, et s'il est tourné à 90 degrés, il sera mince et presque transparent aux rayons X.
En outre, l'ensemble d'images enregistré a dû être traité. La reconstruction a été réalisée à l'aide du programme Smart Tomo Engine développé par nos soins sur la machine Elbrus-4C. Pour la reconstruction, nous avons utilisé l'algorithme HFBP, nous en avons parlé ici .
Au stade du prétraitement des données, la taille des données a été réduite de moitié, nous avons donc obtenu 800 images de taille 754 par 916. Nous avons reconstruit 754 couches, la taille d'une couche est de 916x916. Vue des sinogrammes pré-traités et reconstruction d'une couche.
Capture d'écran de Smart Tomo Engine
Voici une reconstruction que nous avons obtenue:
En regardant les reconstructions obtenues, nous étions convaincus que nos algorithmes de reconstruction tomographique nous permettaient d'éviter les artefacts «de type métal» lors de l'examen d'objets contenant à la fois des régions fortement et faiblement absorbantes (métal et silicium).
Comme conclusion
Rappelez-vous qu'avant, dans l'enfance, nous démontions souvent divers jouets électromécaniques (voitures, robots et rovers lunaires) pour voir comment ils y fonctionnaient et, éventuellement, trouver des pièces familières (ampoules, moteurs). Nous avons étudié les conceptions de ces dispositifs "complexes", analysant l'interposition des éléments "macro", excluant complètement les détails incompréhensibles à l'époque sous forme de condensateurs et de résistances.
Il en est ainsi maintenant. Seulement au lieu de rovers lunaires - processeurs, et au lieu d'un tournevis - tomographes. Bien que nous ayons compris à l'avance qu'avec un tomographe avec une résolution de 10-15 microns, nous ne verrions pas la structure des transistors (après tout, dans la production d'un cristal Pentium 4, la technologie 90 nm a été utilisée), le désir de regarder à l'intérieur d'un objet intéressant, d'étudier sa structure et de comprendre ses parties constitutives (même pas tous) est quelque chose qui ne disparaît pas du cerveau curieux du chercheur.