Pentium on Elbrus: cara kami memindai prosesor

Sulit membayangkan kehidupan orang modern tanpa komputer. Ingat hari-hari ketika prosesor adalah single core? Salah satu prosesor ini - Intel Pentium 4 - mulai diproduksi pada tahun 2000. Tentu saja prosesor semacam itu sudah lama tidak digunakan dan sekarang hanya bisa ditemukan di antara mereka yang suka mengoleksi barang semacam itu. Jadi kami di Smart Engines memeriksa karyawan dan menemukan beberapa salinan. Untuk apa? Jawabannya sederhana. Kami sangat ingin melihat prosesor dari dalam. Kami membuat tomografi prosesor menggunakan tomograf domestik, dan menerima rekonstruksi dan visualisasi 3D menggunakan prosesor Elbrus. Beginilah hasil dari tomografi Intel Pentium 4 di Elbrus. Dalam artikel tersebut kita akan berbicara tentang ekspektasi, tindakan kita, dan hasil yang diperoleh.







Inti prosesor adalah chip silikon yang tersembunyi di bawah penutup logam yang sangat menyerap sinar-X dan harus dilepas untuk "menerangi" kristal. Menggunakan obor gas dan obeng, penutup dilepas, dan kristal itu sendiri terlepas dari substrat.





Prosesor sebelum studi dimulai, tampilan atas dan bawah





Kristal (persegi panjang keperakan) disiapkan untuk studi.





Kristal di tomograf.



Pengukuran tomografik dilakukan pada tomograf laboratorium, dirancang dan dirakit di Pusat Riset Federal "Kristalografi dan Fotonik" RAS (Pusat Riset Federal KF RAS) di laboratorium reflektometri dan hamburan sudut kecil (kami membicarakannya di sini ).



Karena lapisan logam tetap berada di atas dan di bawah kristal, kemudian radiasi dengan energi 40 keV dipilih untuk tomografi, di satu sisi menembus logam, dan di sisi lain, silikon tidak sepenuhnya transparan karenanya. 800 gambar kristal diperoleh dengan resolusi 9 μm.





Contoh gambar sinar-X dari kristal



prosesor Prosesor sepertinya menjadi objek yang sulit untuk dipelajari, karena dalam satu arah memanjang dan menyerap dengan kuat, dan jika diputar 90 derajat, akan tipis dan hampir transparan terhadap sinar-X.



Selanjutnya, kumpulan gambar yang terdaftar harus diproses. Rekonstruksi dilakukan dengan menggunakan program Smart Tomo Engine yang kami kembangkan pada mesin Elbrus-4C. Untuk rekonstruksi, kami menggunakan algoritma HFBP, kami membicarakannya di sini .

Pada tahap preprocessing data, ukuran data dikurangi setengahnya, sehingga didapat 800 frame dengan ukuran 754 x 916. Kami merekonstruksi 754 layer, ukuran satu layer adalah 916x916. Tampilan sinogram pra-proses dan rekonstruksi satu lapisan.





Screenshot dari Smart Tomo Engine



Berikut rekonstruksi yang kami dapatkan:







Melihat rekonstruksi yang diperoleh, kami yakin bahwa algoritme kami untuk rekonstruksi tomografi memungkinkan kami untuk menghindari artefak "mirip logam" saat memeriksa objek yang mengandung daerah penyerap kuat dan lemah (logam dan silikon).

Sebagai sebuah kesimpulan

Ingat bagaimana sebelumnya, sebagai seorang anak, kita sering membongkar berbagai mainan elektro-mekanis (mobil, robot, dan penjelajah bulan) untuk melihat cara kerjanya di sana, dan, mungkin, menemukan beberapa bagian yang sudah dikenal (bola lampu, motor). Kami mempelajari desain perangkat "kompleks" ini, menganalisis pengaturan timbal balik dari elemen "makro", sama sekali tidak termasuk detail yang tidak dapat dipahami pada saat itu dalam bentuk kapasitor dan resistor.



Jadi sekarang. Hanya bukan penjelajah bulan - prosesor, dan bukan obeng - tomograf. Meskipun kami memahami sebelumnya bahwa dengan tomograf dengan resolusi 10-15 mikron, kami tidak akan melihat struktur transistor (lagipula, dalam produksi kristal Pentium 4, teknologi 90 nm digunakan), keinginan untuk melihat ke dalam objek yang menarik, mempelajari strukturnya dan memahami bagian-bagian penyusunnya (bahkan tidak semua) adalah sesuatu yang tidak hilang dari otak peneliti yang ingin tahu.