Método para caracterizar y estudiar chips sin tocarlos

Un grupo de investigación del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC (España) ha desarrollado una técnica basada en la termografía utilizando técnicas de modulación en frecuencia y detección lock-in. Esto permite caracterizar y estudiar los subcircuitos que conforman estos dispositivos a distancia y sin tener que manipularlos.

Gracias a la medida de la temperatura, el método creado permite hacer un análisis funcional y de energía consumida por el sistema a nivel chip. Es decir, a partir de la imagen termográfica obtenida, los científicos son capaces de saber si el chip funciona correctamente o no, cuál es el gasto de energía para cada uno de los elementos que lo conforman, y extraer parámetros eléctricos relacionados con su funcionamiento (como por ejemplo, extracción de figuras de mérito en frecuencia).

Esta técnica puede ser fácilmente implementada por la mayoría de sistemas termográficos basados en cámaras (no se restringe a medidas en el infrarrojo) y emplearse en el control de calidad de producción de componentes electrónicos inalámbricos que formarán parte de sistemas más complejos. Entre sus ventajas cabe destacar el hecho de que no es invasivo: el análisis se efectúa sin contacto, de forma que no es necesario manipular el componente, tan sólo hay que ponerlo en funcionamiento. Otra ventaja es que se puede modular para analizar las partes individuales de un sistema, así como las posibles interacciones entre elementos del mismo sistema.

En definitiva, el método se puede utilizar para evaluar el correcto funcionamiento de los componentes que deben formar parte de dispositivos de identificación por radiofrecuencia, como las llaves del coche por control remoto, las placas de identificación de animales, las etiquetas identificadoras o las tarjetas de pago "contactless", control de acceso a edificios, seguimiento de libros en bibliotecas, de equipajes en los aeropuertos y de mercancías y camiones, acreditaciones de personal, entre otros. Cabe destacar el fuerte impacto industrial que puede tener esta técnica como se ha derivado de una colaboración  interna entre investigadores del IMB-CNM responsables del proyecto RICH (Antonio Baldi y Jordi Sacristán) para analizar dispositivos RFID alimentados y leídos inalámbricamente. El método desarrollado ha permitido entender cómo funcionaban sus bloques y analizar su consumo. Este trabajo se ha aceptado para publicar en la revista "IEEE Transactions on Industrial Electronics" (10.1109 / TIE.2015.2455024).

A partir de la imagen termográfica obtenida, los científicos son capaces de saber si el chip funciona correctamente o no, cuál es el gasto de energía para cada uno de los elementos que lo conforman, y extraer parámetros eléctricos relacionados con su funcionamiento. (Foto: CSIC)

Este trabajo ha sido realizado en el marco de una tesis doctoral en curso realizada por Javier León, adscrita a los proyectos de investigación Consolider-UE y Trench-SiC (ambos del plan nacional de I+D+i) y co-dirigida por los científicos  Xavier Perpiñà y Miquel Vellvehí. Esta tesis pretende dar una respuesta a las necesidades existentes en la caracterización local de sistemas electrónicos y dispositivos semiconductores integrados en chips. La idea es combinar la medida de temperatura y la posibilidad de efectuarla mediante una cámara infrarroja. Esto permite tener acceso a nodos o puntos internos del sistema estudiado a través de la superficie del chip, que hasta ahora no se podían llevar a cabo. Esta aproximación abre las puertas a un nuevo campo de caracterización basado en la combinación de técnicas de modulación de la emisión infrarroja de los puntos calientes y su detección mediante el método lock-in. (Fuente: CSIC)