ElbrusのPentium:プロセッサをスキャンした方法

コンピューターのない現代人の生活を想像するのは難しいです。プロセッサがシングルコアだった時代を覚えていますか?これらのプロセッサの1つであるIntelPentium 4は、2000年に生産が開始されました。もちろん、そのようなプロセッサは長い間使用されておらず、今ではそのようなものを収集したい人の間でしか見つけることができません。そこで、Smart Enginesで従業員を調べて、いくつかのコピーを見つけました。何のために?答えは簡単です。本当にプロセッサーを内側から見たかったのです。国産のトモグラフを使用してプロセッサーのトモグラフィーを作成し、Elbrusプロセッサーを使用して再構成と3D視覚化を行いました。これが、ElbrusでのIntel Pentium4のトモグラフィーがどのように判明したかです。この記事では、期待、行動、得られた結果について説明します。







プロセッサの心臓部は、X線を強力に吸収する金属カバーの下に隠されたシリコンチップであり、結晶を「照らす」ために取り外す必要があります。ガストーチとスクリュードライバーを使用してカバーを取り外し、クリスタル自体を基板から引き剥がしました。





研究開始前のプロセッサー、上面図と底面図





結晶(銀色の長方形)が研究用に準備されてい





ます。



断層撮影装置結晶。断層撮影測定は、反射率測定および小角散乱実験室の連邦研究センター「結晶学およびフォトニクス」RAS(連邦研究センターKF RAS)で設計および組み立てられた実験用断層撮影装置で行われましたここでそれについて話しまし )。



なぜなら金属層は結晶の上下に残り、トモグラフィーには40 keVのエネルギーの放射線が選択され、一方では金属を透過し、他方ではシリコンは完全に透明ではありません。結晶の800枚の画像が9μmの解像度で得られました。





プロセッサークリスタル



X線画像の例 プロセッサーは、研究が難しいオブジェクトのように見えました。一方向に伸びて強く吸収し、90度回転させると薄くてX線にほぼ透過します。



さらに、登録された一連の画像を処理する必要がありました。再構築は、Elbrus-4Cマシンで開発されたSmart TomoEngineプログラムを使用して実行されました。再構築には、HFBPアルゴリズムを使用し ましたここで説明しました

データの前処理の段階で、データサイズが半分に縮小されたため、サイズ754 x 916の800フレームが得られました。754レイヤーを再構築しました。1レイヤーのサイズは916x916です。前処理されたサイノグラムの表示と1つのレイヤーの再構築。





Smart TomoEngineのスクリーンショット



これが私たちが得た再構成です:







得られた再構成を見ると、断層撮影再構成のアルゴリズムにより、吸収領域(金属とシリコン)の両方を含むオブジェクトを調べるときに、「金属のような」アーティファクトを回避できると確信しました。



結論として



以前、子供の頃、さまざまな電気機械式おもちゃ(車、ロボット、ムーンローバー)を分解して、そこでどのように機能するかを確認し、場合によっては、なじみのある部品(電球、モーター)を見つけたことを思い出してください。これらの「複雑な」デバイスの設計を研究し、「マクロ」要素の介在を分析し、コンデンサや抵抗の形で当時理解されていなかった詳細を完全に除外しました。



だから今です。月のローバーの代わりに-プロセッサー、そしてドライバーの代わりに-断層撮影。10〜15ミクロンの解像度の断層撮影装置では、トランジスタの構造が見えないことを事前に理解していましたが(結局、Pentium 4結晶の製造では、90 nmテクノロジーが使用されました)、興味深いオブジェクトの内部を調べ、その構造を研究し、その構成要素を理解したいという願望(すべてではない)は、研究者の好奇心旺盛な頭脳から消えないものです。



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