从确认代工厂入手 追查高相似度仿冒芯片来源

    全球每年销售的高科技产品中，估计7%到10%是仿冒产品。不管是消费者还是制造商都受到了影响，只是方式截然不同。有人在eBay以“好得不像是真的”价格购买的闪存卡很可能真的就是假货。网络论坛上不断有人控诉所买的闪存卡的容量没有宣称的多。更有甚者，有人买到的卡根本无法使用。近年来，造假者的水平已经大幅提高，除非你将假货和正品逐项比对，否则用肉眼难辨真伪。但某些情况下，封装上的拼写错误会露出破绽。另一些情况下，也可从塑料壳的封装手法上看出端倪。

    类似手机和MP3播放器等许多仿冒电子产品中包含伪造或篡改了的芯片。造假有多种形态。一些是简单地对盗取的器件或裸片进行重新封装。另一些则是没有通过制造商测试的次品，它们没被销毁，而是作为功能产品出售。类似EPROM或微控制器(MCU)等一次性可编程(OTP)器件可能以未编程形式出售。诸如FPGA或微处理器(MPU)等高价值器件的造假可能采取如下手法：将一些毫不相干的便宜器件的原封装标记磨掉后，再打上高价值器件的标记。诸如NAND闪存等产品具有可读器件代码，而代码能够被读出，进而篡改成更大容量的器件代码。例如，可将一款256Mb的器件代码改写成1Gb的器件代码。也存在盗版器件，还可能有新的兼容设计以假冒更大品牌的面目出现。

    根据器件类型的不同，制造商能够轻易地采用各种方式来辨识仿冒芯片。某些芯片可通过测试仪器或装置对其功能进行检测。例如，存储器测试仪能检测闪存，并挑出返回不正确器件代码的仿冒器件。试图对已编程过的OTP再进行编程，通常会给出编程错误。数据码和批次号可用于鉴别出没通过制造商测试的残次品。

    仿冒产品被发现后，又面临如何处理这样一个挑战。知道仿冒品是从哪里买到的仅是个开端，但仿冒产品的分销商一般对其出售的产品并非正品并不知情。即便是分销商明知故犯而出售假货，断了他的生计也不会从根本上铲除造假的根源。理想的情况是，你希望找出谁该对仿冒品负责。这就涉及系到查证仿冒品的设计师或盗版者的问题。

    假定仿冒品的性能与正品相近，甚至与正品一模一样，可对其进行解剖分析以确定裸片是来自正品制造商，还是对正品的盗版或就是一款全新设计。大多合法芯片通过裸片标记或部件编码或同时采取这两种方式来表明其身份，而盗版设计一般没有这些标识。布局的微细差别也能暴露出一款盗版设计。下一步，是确定生产仿冒器件的代工厂。

    确定生产仿冒器件的代工厂

    代工厂的确认介于科学和艺术之间，它涉及将仿冒器件的细节特征与该代工厂生产的已知样片进行仔细比对，以确定两者是否相同。每家代工厂都有自己独特的工艺和制造方法，它们在其最终产品上都留有“印记”。

    根据Gartner Dataquest的数据，全球前两大无晶圆厂半导体代工厂分别是台湾地区的台积电(TSMC)和联电(UMC)，二者在2005年的市场份额分别为44.8%和15.4%。而中国大陆的中芯国际(SMIC)约占7.5%。

    每家代工厂都有关键特性的最小尺寸规定的工艺节点。新近的器件是用90nm工艺生产的，而老些的器件是用180、130和110nm工艺生产的。代工厂现正向65和45nm工艺节点迈进。每家代工厂都能用几种工艺节点进行生产。对同一制造商而言，根据工艺节点的不同，辨识一款器件所需进行检测的关键特性也会存在差异。而使情况更为复杂的是，不同代工厂采用相同工艺节点制造的器件都非常相似，这主要是出于竞争需要：作为代工厂客户的无晶圆厂芯片供应商会委托拥有最佳工艺的代工厂生产其产品。

表1：以Metal 1设计规则为例，各代工厂的最小线间距存在相似性

    对代工厂的确认要一步步来。首先，确认器件的工艺节点。其次，找出仿冒器件的细节特征，据此查证哪家代工厂在该节点拥有此工艺并可能生产了该器件。最后，将前两个步骤得到的结果与已知来源的样片进行比对。

    为确定器件的制造工艺节点，必须对器件进行解剖切割以获取横截面。用扫描电子显微镜摄录晶体管宽度和形状以及最小金属线宽和间距等关键特征。如果可能，将这些测得的结果与代工厂发布的设计规则进行比对。借助这些信息，就能确定器件的制造工艺节点。不用此工艺节点进行生产的代工厂就能被排除在外了。

    下一个步骤更加困难。它要求对具有这种光刻工艺的一系列代工厂进行仔细核查，然后找出哪家工厂与这款器件最匹配。在该步骤既要分析非关键特征，又要分析构成器件的各层材料。

    之所以要检查非关键特征，是因为不同代工厂的这些特征趋于不同。而关键特性是为了速度和功耗高度优化的，所以不同的代工厂其相同工艺节点的关键特性反倒是趋同的；但对包括假焊垫(dummy)特征、裸片边沿密封等不对器件性能产生影响的非关键特征则是趋异的。同样，不同代工厂的裸片边沿的测试构造以及标记排列会各有自己的一套做法。

    材料分析着眼不同代工厂在构成芯片的各层中化学成分的细微差别。差别是存在的。例如，当采用氟和氯掺杂低K电介质材料时，一家代工厂也许在从130nm开始的更精微工艺节点中，引进某种特殊材料。而另一家竞争对手也许直到110nm工艺才采用相同做法。这些差别能用以区分不同代工厂制造的器件。

    不同的裸片在晶圆上以棋盘形图案排布。虽然芯片设计师确定每一裸片的面积，但电路间的部分却属于代工厂用来排放标记和测试构造的区域。当将晶圆切成各独立裸片时，裸片间的部分“划线通道”被留下来。用这些东西作为代工厂的身份识别会很复杂，这是因为在某种程度上，它们是由该代工厂的制造和测试装备决定的。

    最后一步是将先前步骤得到的结果与已知的由某一代工厂制造的样品进行比对。从某种意义上说，这是项困难的工作，因为理想的情况是应将所有可能代工厂的各工艺节点样本逐一进行比对，这将使确认复杂化。最后，辨识出的代工厂并不能确证芯片就是由该代工厂生产的，只是说明这种可能性很大。 [!--empirenews.page--]

    掌握了这些信息后，正品制造商必须要求代工厂讲明是谁委托生产这款器件的。而代工厂可能透露也可能不透露谁是主家。

    要得到结果，需沿着这样一套程序付出不懈努力。正品制造商必须确定仿冒对其销售和品牌造成的损失，然后决定在对造假追本溯源的道路上要走多远。