Nová metoda rentgenové počítačové tomografie umožňuje získat s mimořádně vysokým rozlišením 3D obrazy integrovaných obvodů, respektive počítačových čipů. Oznámil to osmičlenný tým fyziků, který vedl Mirko Holler z Institutu Paula Scherrera ve švýcarském Villigenu. Výsledky zveřejnili v prestižním vědeckém časopise Nature.
Moderní elektronika v měřítku nanometrů dosáhla bodu, kdy už dále nelze nedestruktivně zobrazit celý čip. Jednotlivé prvky jsou totiž příliš malé a trojrozměrná struktura čipů velmi složitá.
Způsobuje to celou řadu obtíží. Zejména nedostatečnou zpětnou vazbu mezi projektováním a výrobními procesy. To má negativní důsledky počínaje kontrolou kvality při výrobě, přes stanovení jakosti při expedici produktů a až po vyšší chybovost při používání.
3D obraz struktury počítačového procesoru firmy Intel. Dobře je vidět propojení jednotlivých tranzistorů. Nejmenší linie mají průměr cca 45 nm
Mirko Holler s kolegy zadaptoval zobrazovací metodu označovanou jako ptychografická rentgenová výpočetní tomografie (ptychographic X-ray computed tomography, PXCT).
První krok spočívá v naskenování zkoumaného čipu paprskem nedestruktivního rentgenového záření. Vysokorychlostními detektory se pak pozoruje difrakční vzor, který vzniká v každém bodě. Software pak ze všech takto získaných vzorů poskládá 3D obraz s rozlišením až 14,6 nanometru, mnohem lepším než při běžné rentgenografii.
A jak pak probíhá kontrola? Členové týmu nejprve získali obrazy snímacího čipu se známým designem. Doložili, že tyto 3D obrazy plně odpovídají projektové dokumentaci předmětného detektoru čipu. Následně skrze PXCT zobrazili komerčně dostupný procesorový čip. O jeho konstrukci předem věděli jen málo. Rozlišení, které přináší nová zobrazovací metoda, jim však ukázalo i ty nejjemnější struktury obvodů na čipu.
Takto ověřená metoda umožní optimalizaci výrobních procesů, včasné odhalování chyb a defektů a dokonalejší výstupní kontrolu kvality čipů. Zvláště těch pro využití zvláště citlivé na bezchybnost řídící elektroniky. Například ve zdravotnictví a letectví.
