作者:rick nelson, test & measurement world主编

游戏玩家可以尽情倘佯于nvidia公司的虚拟世界中。但是对于ic失效，却没有任何的虚拟，他们是失效分析小组必须面临的真实情况。

nvidia公司的芯片不仅在炫目的pc游戏——如doom的背后提供图形支持，而且还帮助nasa（美国国家航空和宇宙航行局）的科学家利用从勇气号和机遇号漫游者发回的数据来重构火星表面的真实三维景象。　　nvidia公司的1400人中多数人沉浸在虚拟世界中，有点类似于游戏玩家和重构火星表面真实图景的科学家。nvidia是一家无半导体生产线的设计公司，有相当多的员工从事软件开发或eda（电子设计自动化）环境的开发。

　　然而有一个例外，那就是，公司不得不面对一个真实的世界——失效分析实验室，有一个7人小组致力于从上亿的晶体管中筛选出一个失效晶体管的工作——那个引起单个芯片失效的东西。

　　howard marks利用emiscope系统从数百万的晶体管器件中寻找失效，他和他的小组可以监测到信号沿内部轨道的传播——甚至可以监测到nvidia的最新芯片中2.4ghz的信号穿过pci快速通道。

　　nvidia公司半导体失效分析实验室的经理howard marks说道：“我们是一家无芯片生产线的设计公司，我们致力于研究芯片的工作原理，这些芯片由其它公司制造的，比如tsmc,ibm,umc,或者是将来我们可能会雇用的其它公司如chartered和smic。” 为此，marks建立了一个世界级的失效分析实验室，它囊括了半导体行业能用到的全部化学的和电子的设备。他聘用了三位电子工程师，让他们利用自动测试和检测设备来分析失效器件，还聘用了三位反向工程专家，让他们解剖包封的芯片，以便观测详细的内部结构。

　　的的确确，半导体制造商利用各种技术来构造芯片，而marks和他的小组采用同样的基本技术——剖封、研磨、等离子刻蚀、剖层和搭接等来分离芯片。进行微细观察时，他们使用jeol扫描电镜（sem），它有30万倍的放大倍数，提供能量散射的x射线，它能分辨出是什么元素，从而帮助识别杂质。marks说：“借助于sem，我们能精确聚焦于失效点上，观察它为什么发生，然后将此信息反馈到芯片生产线。” 　

　知道要观察哪里 　　尽管marks的实验室整齐地排列着了令人震撼的特制用来寻找问题的设备，但是由于单个芯片就有2亿个晶体管，要从中找出特定目标，即使有世界级的手段也需要了解一些线索才能知晓从何处着手。单单使用反向工程技术和一台sem就试图从一百万（或更多）的晶体管中找出失效的那一个是不太现实的。需要更多的方法才能弄清楚究竟要调查哪一个半导体层，要将sem聚焦于哪一点，为此，往往需要求助于原始芯片设计师.

marks说：“实验室对于芯片设计师来说仍然有些神秘（更不用说编写驱动程序和测试程序的员工了）。设计师首次接触实验室都会大吃一惊。当器件有问题时，我们会邀请他们加入进来，他们的第一反映往往是“呵，硅原来是这样啊！”他们整年都在设计这个东西，却对物理执行到底是什么样儿毫无概念。” 　

　设计师对硅的接触，往往发生在从芯片加工厂回来的工程样片不能正常工作的时候。但是，也有另一种情况。由于失效芯片可能是数年前设计的，或者是从应用现场返回的，这时，marks必须追溯到原始设计者。“通常，他们已经升到管理或行政的职位，他们的反映是‘是我设计的？’，但是一旦我们会唤起他们的记忆，他们就会来协助我们。”

　　设计者会基于观测结果提出器件失效机理的一些见解。据marks介绍说，象synopsys这样的eda公司，在帮助设计师做反向工程时，自己也会变得越来越好——这种反向工程是从测试向量对自动生成的测试图形的响应中提取失效信息。反向工程能够从特殊的内部扫描链中分离出失效，用物理配置工具得出的相关性能够指示dut（被测器件）中有关器件的正确位置。

　　用物理方法在集成电路上找出这样的器件从来就是困难的。marks报告说，对于2层器件，他可以使用激光打开一条通向顶部金属层的通道，然后插入一根与示波器或其它测量仪器相连的探针来进行电子测量。　　然而对于多层情形，这种方法却不再有效。marks解释说，