Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door Wouter Tinus

Chiptovenaars aan het werk: patchen op 45nm

Patchen op 45nm

Als er een bug gevonden wordt moet die natuurlijk worden opgelost. Of het nu om een fout in de logica gaat of om een ongelukkige implementatie van een circuit die de kloksnelheid beperkt; om van een A0-chip naar een product te komen moet er flink wat gesleuteld worden.

Sommige bugs zijn echter bijzonder lastig om te traceren. Met name als het ontwerp gewoon goed lijkt of simulaties voorspelden dat een traag circuit gewoon snel had moeten zijn, kunnen de ontwerpers niets meer doen dan op goed geluk dingen aanpassen, in de hoop dat de situatie daarmee verbetert... ware het niet dat Intel een aantal heel dure machines heeft staan die in dat soort situaties uitkomst kunnen bieden.

Een processor waarin een 'onverklaarbaar' probleem wordt gevonden ondergaat een speciale behandeling: de standaard metalen heatspreader gaat er als eerste af. Vervolgens wordt de beschermde laag daaronder ook weggefreesd, zodat er van de 750µm nog maar ongeveer 10µm overblijft. Daarna plaatst men de chip in een speciaal ontworpen testsocket met een puur diamanten heatsink. Diamant is sowieso een goede geleider van warmte, maar belangrijker voor dit verhaal is dat het ook doorzichtig is.

Een minder bekende eigenschap van silicium is namelijk dat het ook transparant is. Niet voor het blote oog, maar wel voor infrarood. Met een zeer precieze laser is het dus mogelijk om letterlijk ín de chip te kijken om te zien wat er gebeurt. Met een 2,6 miljoen dollar kostend apparaat dat speciaal voor Intel is ontwikkeld kan het naar individuele transistors kijken om te meten of er spanning op staat of niet, met de nauwkeurigheid van een picoseconde, een miljoenste van een miljoenste seconde. Hiermee kan dus letterlijk zichtbaar gemaakt worden waar en hoe snel de transistors schakelen.

Een van de interessante extra features van de testplatforms die men gebruikt, is dat het mogelijk is om de klok van de chip te vertragen. Degene die de machine bedient kan er voor kiezen om van drie miljard tikken per seconde (3,0GHz) naar één tik per seconde te gaan, zodat mensenogen het allemaal iets beter kunnen volgen. Met hetzelfde gemak kan de klok helemaal stilgezet worden, zodat men desnoods twee uur kan staren naar een situatie die normaal in een fractie van een nanoseconde voorbij is.

Intel validation tour
Om transistors te vinden wordt het ontwerp van de chip automatisch over de beelden heen geprojecteerd

Een tweede apparaat gooit daar nog een stap bovenop: deze kan letterlijk inzoomen tot details van minder dan een nanometer en dan vervolgens nog bewerkingen uitvoeren ook. Dit gebeurt door bepaalde chemicaliën in de laserstraal te verdampen en zo direct de chip in te schieten. Met een corrosieve oplossing kunnen verbindingen worden verbroken, terwijl metalen en silicium gebruikt kunnen worden om nieuwe structuren aan te leggen.

Dit apparaat is zo gevoelig dat het extra gestabiliseerd moest worden nadat er buiten op straat verkeersdrempels waren aangelegd. Trillingen veroorzaakt door de auto's die er overheen reden zorgden er namelijk voor dat het beeld van de operator op en neer zwiepte.

Deze techniek bespaart de ontwerpers enorm veel tijd: een nieuwe revisie van de chip door de fabriek laten maken kost minimaal vier tot zes weken, terwijl het met dit apparaat binnen een dag voor elkaar kan zijn. Hoewel het niet bedoeld is voor massaproductie, komt dat bij uitzondering wel voor. Twee weken voor de introductie van de eerste Pentium 4 werd bijvoorbeeld nog een bug gevonden in de southbridge. Men heeft destijds als een gek honderden chips lopen 'patchen' om in de eerste weken toch moederborden te kunnen leveren.

Intel validation tour: transistor-patch

Apple iPhone 11 Nintendo Switch Lite LG OLED C9 Google Pixel 4 FIFA 20 Samsung Galaxy S10 Sony PlayStation 5 Smartphones

'14 '15 '16 '17 2018

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2019 Hosting door True